Nonlinear elements position detecting by error matrix method

오차행렬에 의한 비선형 요소 위치 파악에 관한 연구

A method to identify nonlinear elements position of a nonlinear system is presented. Nonlinear elements position can be identified by an equivalent error damping and stiffness matrices which are based on the equivalent linearization technique. The procedures of this technique are: (1) Obtain input force and system response. (2) Define error between the actual and linearized restoring forces. (3) Calculate linearized damping and stiffness coefficients to minimize the square error sum. Several examples are tested and found that these methods are very effective not only to locate the nonlinear elements position but also to identify the degree of nonlinearity qualitatively. Nonlinear type can be qualitatively identified by examining the plots of restoring force vs equivalent state values.

본 연구에서는 다자유도계에 국부적으로 존재하는 비선형요소의 위치를 파악 하는 방법에 관하여 연구하였다. 이를 위해 먼저 기존의 등가선형화법으로 구한 등 가행렬에 비선형요소의 위치정보가 포함되어 있음을 밝혔다. 또한 등가행렬에 포함 된 위치정보를 효과적으로 이용하기 위하여 오차행렬법과 오차벡터법을 제시하였다. 제시된 두 방법이 계에 존재하는 국부 비선형요소의 위치파악에 적합한 방법임을 시뮬 레이션을 통하여 검증하였다. 특히 오차벡터법은 비선형요소의 연결상태 및 비선형 성 정도를 파악할 수 있는 방법으로 비선형계의 모델수립에 유용한 도구임을 보였다. 그리고 특수한 경우에는 등가선형화법으로 구한 등가 감쇠 및 등가 강성계수를 응답에 대하여 그래프로 표시하면 그 비선형 형태를 대략적으로 파악할 수 있음을 밝히고 시 뮬레이션으로 검증하였다.