RnDCircle Logo
이종서 연구실
동아대학교 기계공학과 이종서 교수
비선형 구조동역학
유한요소해석
하모닉 밸런스
연구 영역
기본 정보
논문·특허
과제
구성원

이종서 연구실

동아대학교 기계공학과 이종서 교수

이종서 연구실은 비선형 구조 동역학 해석과 구조 설계·진단을 연동하는 연구를 수행합니다. 유한요소 기반 모델링을 통해 비선형 거동을 포함한 진동 및 주파수응답 특성을 계산하고, 하모닉 밸런스와 연속해법 등 해석 절차를 구축합니다. 또한 비선형 목적을 반영한 위상최적설계를 수행하여 하중-변위 곡선 추적과 레이아웃 도출을 수행합니다. 더불어 초음파 비파괴검사와 운전응답 기반 Operational Modal Analysis에서 신호 전처리와 파형 분석을 결합하여 실환경 조건에서의 상태 평가 가능성을 확인합니다.

비선형 구조동역학유한요소해석하모닉 밸런스위상최적설계초음파 비파괴검사
대표 연구 분야
연구 영역 전체보기
비선형 구조의 위상최적설계를 통한 하중-변위 궤적 제어 연구 thumbnail
비선형 구조의 위상최적설계를 통한 하중-변위 궤적 제어 연구
Topology-optimized nonlinear structural design for force–displacement curve tracking
연구 분야 상세보기
연구 성과 추이
표시된 성과는 수집된 데이터 기준으로 산출되며, 일부 차이가 있을 수 있습니다.
주요 논문
4
논문 전체보기
1
Article
|
인용수 0
·
2025
Operational modal analysis with cepstral methods and its application to washing machines
Jongsuh Lee
IF 2 (2025)
Advances in Mechanical Engineering
본 연구는 진동 응답만을 사용하여 세탁기 운전 중의 고유진동수와 모드 형상을 추출하는 것을 목표로 한다. 품질을 확보하고 결함을 검출하기 위해, 선정된 대량 생산 세탁기를 진동 특성에 근거하여 평가한다. 이 과정은 정지 상태에서 모달 실험을 수행하고, 제품을 다양한 극한 조건에서 장시간 운전하여 상태를 평가하는 것을 포함한다. 구조의 진동 특성과 모달 파라미터를 운전 중에 동시에 검증할 수 있다면, 시간과 비용을 상당히 절감할 수 있다. 따라서 본 연구는 Operational Modal Analysis (OMA) 기법을 활용하여 진동 응답만으로 구조의 모달 파라미터를 식별한다. 구체적으로, 세탁기의 운전은 주요 운전 주파수뿐 아니라 운전 중에 발생하는 미세한 주파수 변동도 포함한다. 이러한 변동은 주파수 영역에서 주요 운전 주파수, 그 고조파 및 사이드밴드로 나타난다. 이들 성분은 기존의 OMA 기법 적용에 간섭을 일으키므로 제거가 필요하다. 이를 위해 본 연구에서는 OMA 기법을 적용하기 전에 전처리 단계로 cepstral 기법을 적용하였으며, 사용된 cepstral 기법은 추출된 모달 파라미터 결과를 통해 평가하였다.
https://doi.org/10.1177/16878132251368688
Modal
Computer science
Modal analysis
Operational Modal Analysis
Engineering
Engineering drawing
Structural engineering
Finite element method
Materials science
2
Article
|
인용수 0
·
2024
HARMONIC BALANCE COMPUTATION OF THE NONLINEAR FREQUENCY RESPONSE OF A THIN PLATE
Jongsuh Lee, T DETROUX, G KERSCHEN
조화균형법(HBM)은 기하학적 비선형 판의 동역학적 거동을 규명하기 위해 사용된다. 중간면의 변위를 판에 포함시키며, 가상일의 원리를 통해 운동방정식이 전개된다. 또한 연속법을 통해 비선형 주파수 응답 곡선, 즉 NFRCs를 얻는다.
https://doi.org/10.25144/24138
Harmonic balance
Nonlinear system
Computation
Harmonic analysis
Harmonic
Frequency response
Computer science
Control theory (sociology)
Acoustics
Physics
3
Article
|
·
인용수 0
·
2023
Investigation of Feasibility of Ultrasonic Non-Destructive Testing in Dry Contact Conditions through Numerical Analysis
Jongsuh Lee, Jin Hee Lee, Wonjae Choi
IF 0.4 (2023)
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
초음파 비파괴검사는 일반적으로 초음파 트랜스듀서, 중간매질, 검사체의 3상으로 구성된다. 중간매질은 주로 물, 기름 또는 그리스 등이 사용되며, 트랜스듀서와 검사체 사이의 에너지 투과율을 높이는 역할을 한다. 하지만, 대형구조물 등의 비파괴 검사 시 중간매질은 측정 전/후 불편함을 초래하고, 배터리와 같이 매질 사용이 어려운 검사대상에는 기존의 3상 검사가 불가능하다. 이러한 경우 2상(트랜스듀서↔검사체)으로 구성된 검사 기술을 생각할 수 있지만, 낮은 에너지 투과율을 단정하며 공학적/정량적 해석은 시도조차 하지 않는 상황이다. 이러한 이해의 간극을 줄이기 위하여, 본 연구에서는 중간매질 없는 트랜스듀서와 검사체의 접촉 상태를 두 접촉 물체사이의 상대속도가 동반되는 동-접촉 조건으로 간주하여 유한요소해석을 수행하고 파형을 분석하였다. 또한 선형 탄성이론에 기초하여 트랜스듀서와 검사체 사이의 에너지 투과율을 해석적으로 정의하였다. 이 지표는 2상 비파괴 검사 기술 수준 평가 및 상용화 가능성 파악을 위한 지표로도 사용될 수 있을 것이다. 또한 간단한 실험구성의 변형을 통해 가진용 트랜스듀서로부터 검사체로 전달되는 에너지의 비율을 증가시킬 수 있는 기법을 제안하였다.
https://doi.org/10.7779/jksnt.2023.43.5.349
Ultrasonic testing
Ultrasonic sensor
Materials science
Nondestructive testing
Composite material
Forensic engineering
Structural engineering
Engineering
Acoustics
Physics
최신 정부 과제
2
과제 전체보기
1
주관|
2020년 5월-2023년 2월
|50,000,000
슬랩/슬립 현상을 활용한 진동절연체 설계기술 개발
(1) 연구가설 슬랩현상은 두 물체의 충격에 의해 진동에너지의 소산을 유발한다. 슬립현상은 두 물체가 부착된 상태에서 상대변위가 발생하면서 마찰에 의한 진동에너지의 소산을 유발한다. 이 두 현상을 활용하면 단순한 형상의 절연체의 부착 또는 설치만으로도 구조진동으로 유발되는 방사소음에너지를 획기적으로 저감 시킬 수 있다. (2) 슬랩현상을 활용한 진동절연체 본 연구자의 아이디어로 원통형 단층-쉘에 얇은 평판을 감아 구성하는 다층-쉘을 제작하였다. 여기서 얇은 평판이 슬랩현상을 유발한다. 제안된 다층-쉘의 진동 절연 효과를 확인하기 위해 같은 두께의 단층-쉘을 제작하였다. 두 쉘의 주파수특성을 실험을 통해 확인하였다. 전 주파수영역에서 고르게 다층-쉘이 단층-쉘보다 우수한 진동절연 효과를 보이고 특히 공진주파수 영역에서는 월등한 절연효과를 확인하였다. 추가적으로 다층-쉘의 공진주파수 중에서 하나를 가진주파수로 설정하여 조화가진 실험을 수행하였다. 여기서 가진주파수 이외의 대역에서 피크를 확인하였는데 이 피크들 모두 다층-쉘의 공진주파수 들이였다. 이 결과로부터 얇은 평판 사이에 슬랩현상이 발생한 것을 알 수 있었다. (3) 슬립현상을 활용한 진동절연체 본 연구자의 아이디어로 원통형 단층-쉘 내부에 얇은 평판을 점-용접(Spot welding)으로 부착하였다. 여기서 얇은 평판이 슬립현상을 유발한다. 이 평판을 감쇠-쉘이라 칭한다. 감쇠-쉘의 진동절연효과를 확인하기 위해 감쇠-쉘을 부착 전(前) 단층-쉘과 폴리머 성분의 상용 진동절연체를 부착한 단층-쉘을 비교 군들로 정하고 주파수응답특성을 비교하였다. 감쇠-쉘의 부착으로 놀라운 진동절연효과를 확인 하였고 고주파대역에서는 상용 진동절연체보다도 우수한 결과를 확인 하였다. (4) 슬랩/슬립 동시해석 모델개발 ■ 슬랩은 떨어진 두 물체의 진동 중 발생하는 충격을 나타낸다. 본 연구자가 처음으로 슬랩 현상을 떨어진 2개의 집중질량 형태로 표현하였다. 이 모델은 1차원 모델로 x-방향의 변위만을 갖는다. 두 집중질량의 변위 x1과 x2가 다른 방향으로 운동할 때 충격이 발생하고 이로 인해 진동에너지가 감소한다. ■ 1차원 슬랩모델은 충격과정에서 발생하는 두 질량의 상대변위를 고려할 수 없다. 따라서 본인은 추가적으로 x, y방향의 변위를 가지는 2차원 슬랩모델을 제안한다. 이 모델은 충격과정에서 두 질량의 상대변위, 즉 마찰력을 고려할 수 있다. 이것을 마찰을 포함한 슬랩모델이라 칭하고, 이 모델을 통해서 슬랩/슬립을 모두 하나의 모델로 해석할 수 있다. (5) 형상최적설계 ■ 슬랩에서의 얇은 평판과 슬립에서의 감쇠-쉘의 형상을 최적화 한다. 최적화 문제는 전체 진동에너지 최소화를 목적한다. 그리고 목적함수와 최적설계도메인간의 민감도는 마찰을 포함한 슬랩현상 모델로부터 유도된 이론식을 직접미분 또는 Adjoint Variable Method로 구한다. ■ 제품의 대량생산을 고려하여 최적형상은 주기적인 패턴을 가지도록 한다.
동적 비선형성
하드닝/소프트닝 거동
수동 형상설계
수동 제어기술
목적함수
구속조건
민감도
2
주관|
2020년 5월-2023년 2월
|50,000,000
슬랩/슬립 현상을 활용한 진동절연체 설계기술 개발
(1) 연구가설 슬랩현상은 두 물체의 충격에 의해 진동에너지의 소산을 유발한다. 슬립현상은 두 물체가 부착된 상태에서 상대변위가 발생하면서 마찰에 의한 진동에너지의 소산을 유발한다. 이 두 현상을 활용하면 단순한 형상의 절연체의 부착 또는 설치만으로도 구조진동으로 유발되는 방사소음에너지를 획기적으로 저감 시킬 수 있다. (2) 슬랩현상을 활용한 진동절연체 본 연구자의 아이디어로 원통형 단층-쉘에 얇은 평판을 감아 구성하는 다층-쉘을 제작하였다. 여기서 얇은 평판이 슬랩현상을 유발한다. 제안된 다층-쉘의 진동 절연 효과를 확인하기 위해 같은 두께의 단층-쉘을 제작하였다. 두 쉘의 주파수특성을 실험을 통해 확인하였다. 전 주파수영역에서 고르게 다층-쉘이 단층-쉘보다 우수한 진동절연 효과를 보이고 특히 공진주파수 영역에서는 월등한 절연효과를 확인하였다. 추가적으로 다층-쉘의 공진주파수 중에서 하나를 가진주파수로 설정하여 조화가진 실험을 수행하였다. 여기서 가진주파수 이외의 대역에서 피크를 확인하였는데 이 피크들 모두 다층-쉘의 공진주파수 들이였다. 이 결과로부터 얇은 평판 사이에 슬랩현상이 발생한 것을 알 수 있었다. (3) 슬립현상을 활용한 진동절연체 본 연구자의 아이디어로 원통형 단층-쉘 내부에 얇은 평판을 점-용접(Spot welding)으로 부착하였다. 여기서 얇은 평판이 슬립현상을 유발한다. 이 평판을 감쇠-쉘이라 칭한다. 감쇠-쉘의 진동절연효과를 확인하기 위해 감쇠-쉘을 부착 전(前) 단층-쉘과 폴리머 성분의 상용 진동절연체를 부착한 단층-쉘을 비교 군들로 정하고 주파수응답특성을 비교하였다. 감쇠-쉘의 부착으로 놀라운 진동절연효과를 확인 하였고 고주파대역에서는 상용 진동절연체보다도 우수한 결과를 확인 하였다. (4) 슬랩/슬립 동시해석 모델개발 ■ 슬랩은 떨어진 두 물체의 진동 중 발생하는 충격을 나타낸다. 본 연구자가 처음으로 슬랩 현상을 떨어진 2개의 집중질량 형태로 표현하였다. 이 모델은 1차원 모델로 x-방향의 변위만을 갖는다. 두 집중질량의 변위 x1과 x2가 다른 방향으로 운동할 때 충격이 발생하고 이로 인해 진동에너지가 감소한다. ■ 1차원 슬랩모델은 충격과정에서 발생하는 두 질량의 상대변위를 고려할 수 없다. 따라서 본인은 추가적으로 x, y방향의 변위를 가지는 2차원 슬랩모델을 제안한다. 이 모델은 충격과정에서 두 질량의 상대변위, 즉 마찰력을 고려할 수 있다. 이것을 마찰을 포함한 슬랩모델이라 칭하고, 이 모델을 통해서 슬랩/슬립을 모두 하나의 모델로 해석할 수 있다. (5) 형상최적설계 ■ 슬랩에서의 얇은 평판과 슬립에서의 감쇠-쉘의 형상을 최적화 한다. 최적화 문제는 전체 진동에너지 최소화를 목적한다. 그리고 목적함수와 최적설계도메인간의 민감도는 마찰을 포함한 슬랩현상 모델로부터 유도된 이론식을 직접미분 또는 Adjoint Variable Method로 구한다. ■ 제품의 대량생산을 고려하여 최적형상은 주기적인 패턴을 가지도록 한다.
동적 비선형성
하드닝
소프트닝 거동
수동 형상설계
수동 제어기술
목적함수
구속조건
민감도