공기스프링을 감쇠기로 사용하는 방진대는 넓은 주파수대역에서 우수한 진동 절연성능을 가짐으로 널리 사용되어 왔다. 하지만 공기스프링은 구조적으로 저강성, 저감쇠의 특성을 가지고 있으므로 외란에 의해 쉽게 가진되어 안정성이 떨어지는 문제가 있다. 이에 공기스프링과 같은 수동소자만을 이용한 수동제어 형식의 보완을 위해 능동 및 반능동 방식의 감쇠기가 제안되고 연구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 수동형 제진대의 능동 및 반능동제어를 위한 동역학적 해석에 관하여 연구하였다. 제진대의 제어시스템 구현을 위하여 6 자유도 제진대의 물리적인 특성에 기초한 동역학적 모델을 정립하고 해석 및 실험을 통해 동역학 모델의 적용가능성을 검증하였다.
주파수를 갖는 외부 가진력에 의하여 강제 진동의 특성을 가진력의 진폭과 주파수에 따라 그 특성을 분석하였다. 변위, 속도 및 가속도를 얻기 위해 수치해석을 수행하여 주파수 응답을 얻었고 특히 주파수 영역에서 시스템 고유진동수와 가진 주파수의 발생 위치를 밝히고자 각각의 FRF의 분석을 하였다. 외부 가진에 의한 진동모델에서 변위, 속도 및 가속도의 거동과 주파수 응답함수에서 고유진동 주파수와 주변의 가진 모드 분포도 파워 스펙트럼과 실수부와 허수부의 FRF 에서 나타났으며 각 모드 특성도 구하였다. 진동의 응답은 가진 신호의 크기와 주파수를 주어 정현파의 가진력으로 외부 가진력을 근사화 하였고 이런 가진력에 의하여 발생하는 모드를 구별할 수 있었다. 상당 질량, 감쇠 및 강성을 변화시켜 수치 분석 후 외부 가진력에 의한 강제 진동 응답 특성을 체계적으로 분석하였다.
본 논문에서는 지진 하중 하에서 파이핑 시스템의 내진성능향상을 위하여 TMD의 적용성을 검토하였다. 이를 위하여 대상 파이프라인의 모드해석을 수행하였고, 이 중 방향별 질량참여율이 비교적 큰 1, 2 및 4번째 모드를 TMD 설치 위치로 선정하였다. 선정된 위치에 TMD 설계를 위하여 각각의 해당 모드를 단자유도 감쇠모델로 치환하고, TMD를 단자유도 감쇠모델로 고려하여 해당 파이프라인을 2자유도 시스템으로 변환하였다. 다음으로, 조화 지반 가진을 받는 변환된 2자유도 시스템의 응답증폭계수를 최소화할 수 있는 TMD의 강성 및 감쇠계수 값을 GA 최적화 방법을 통해 도출하였다. 이렇게 도출된 TMD 최적 설계 값을 파이프라인 수치모델에 적용하여 TMD 설치 유무에 따른 내진성능을 분석하였다. 수치해석 결과, TMD 설치 구간 배관부에서 방향 별 가속도 응답이 18%~51% 가량 감소함을 확인할 수 있었다. 배관부에 발생할 수 있는 최대 수직응력의 크기는 TMD 설치로 인하여 41%의 응력 감소가 있음을 확인할 수 있었다. 파이프라인 시스템의 최하단 앵커지점의 방향 별 반력은 원래의 최대 반력 세기에서 각각 37%, 34%, 43% 감소됨을 확인할 수 있었다. 이러한 연구 결과는 향후 목표로 하는 원전의 주요 파이핑 시스템의 내진성능향상과 관련한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
본 연구에서는 완전 내재적 기법을 이용한 2계 자유도 모델에 대한 플러터 해석을 수행하였다. 유동해석을 위하여 2차원 Navier-Stokes 지배방정식을 ε-SST 난류모델과 DP-SGS 병렬화 기법을 이용해 구성하였다. 구조해석을 위하여 피치 와 플런지의 2계 자유도를 갖는 모델을 구성하였으며 시간영역에서의 해석을 위하여 유동해석과 마찬가지로 이중 시간 전진 기법을 이용하였다. 가상 시간 전진에서 유체-구조 결합을 통해서 강성결합을 구현하였으며 이를 천음속 플러터 예측에 적용하였다. 플러터 해석의 전형적인 응답인 감쇠응답, 중립응답, 발산응답 및 limit cycle oscillation (LCO) 등을 계산하였으며, 더불어 플러터 속도 경계곡선을 작성하였다. 천음속 플러터 해석은 난류모델 뿐만 아니라 유체-구조 결합 방법에 따라 다른 특성을 보임을 확인하였다.
An experimental study is performed to investigate the frequency effects of the excitation force on the linear stiffness and damping coefficients of a LOP (load on pad) type five-pad tilting pad journal bearing with the diameter of 300.91 mm and the length of 149.80 mm. The main parameter of interest in the present work is excitation frequency to shake the test bearing. The excitation frequency is controlled independently, using orthogonally mounted hydraulic exciters. The relative movement between the bearing and shaft, and the acceleration of the bearing casing are measured as a function of excitation frequency using the different values of bearing load and shaft speed. Measurements show that the variation of excitation frequency has quite a little effect on both stiffness and damping coefficients. Both direct stiffness and damping coefficients in the direction of bearing load decrease by the increase of shaft speed, but increase with the bearing load.
An experimental study is performed to investigate the frequency effects of the excitation force on the linear stiffness and damping coefficients of a LOP (load on pad) type five-pad tilting pad journal bearing with the diameter of 300.91 mm and the length of 149.80 mm. The main parameter of interest in the present work is excitation frequency to shake the test bearing. The excitation frequency is controlled independently, using orthogonally mounted hydraulic exciters. The relative movement between the bearing and shaft, and the acceleration of the bearing casing are measured as a function of excitation frequency using the different values of bearing load and shaft speed. Measurements show that the variation of excitation frequency has quite a little effect on both stiffness and damping coefficients. Both direct stiffness and damping coefficients in the direction of bearing load decrease by the increase of shaft speed, but increase with the bearing load.
High speed rotating airflow inside a HDD chamber causes sub-micron scale disk vibration that could generate significant TMR problems in most of current HDD products. Many publications are presented for the reduction of airflow excitation. One of the most effective methods widely adopted in high-end HDD products is SqueezeAir Bearing Plate (SABP). However, because of its tight assembly clearance between the damper and disk, this method could not be easily implemented in volume production. This article presents a disk damper design that is modified to be feasible for volume production by virtue of a new airflow modeling method.
This paper describes the effects of exciting frequency on the stiffness and damping coefticients of a 5-pad tilting pad journal bearing, LOP (load on pad) type. The stiffness and damping coefficients are investigated experimentally under the different values of exciting frequency, bearing load and shaft speed. These coefficients are estimated by measuring the response of the relative displacement between the bearing and the shaft and acceleration of the bearing due to the known exciting loads acting on the bearing. In order to analysis the response of exciting load, displacement and acceleration, a FFT analyzer is used. It is shown that the variation of exciting frequency has a little effect on both the stiffness and damping coefficients. Both the stiffness and damping coefficients in the loading direction are decreased by the increase of shaft speed but increased by the increase of bearing load.
인간이 움직이는 물체에 탑승하고 있거나 움직이는 물체를 잡고 있을때 어떤 종류의 감성을 느끼게 된다. 물체의 속도, 가속도, 또는 강성, 감쇠 등으로 인하여 인간은 쾌, 불쾌감을 갖게 되며, 본 논문에서는 이러한 감성을 운동감이라 정의한다. 이러한 운동감을 공학적으로 유용한 데이터로 만들기 위해 운동감 어휘를 도입하여 정량화를 시도하였으며, 복수의 운동감 어휘를 연산할 수 있는 방법과 가중치를 구할 수 있는 방법을 제시하고자 한다. 본 연구에서는 귀의 전정 기관에서 느끼는 몸 전체의 평형 감각 및 운동 감각은 고려의 대상으로 제외하며, 팔에 국한하여 피부 감각과 팔 근육의 위치 인지 등으로 인한 운동감을 해석 대상으로 한다. 해석의 편의성을 위하여 팔을 제외한 몸의 움직임은 없는 상태로 유지하며, 팔의 2차원 운동만을 고려하기고 한다. 퍼지는 사람의 언어와 같이 모호한 사건을 해석하기 위한 이론이다. 모호한 정도를 표현하는 방법으로 퍼지 정도척도(measutr of fuzziness)와 퍼지척도(fuzzy measure)가 많은 분야에서 이용되고 있다. 하지만 운동감에 대한 연구는 미비한 실정이므로 불확실성을 평가하는 퍼지 이론을 이용하여 운동감을 해석하려 한다.
단층에 근접한 지진동에 대하여 성능이 저하되는 단자유도계의 변위응답에 대하여 연구하였다 5% 의 감쇠비를 갖는 세단계의 성능저하시스템을 5개의 단층에 근접한 지진동에 대하여 해석하였다 해석결과로부터 성능저하시스템의 비탄성 변위응답은 비저하시스템에 비하여 큰 값을 나타냄을 알 수 있었다 또한 성능저하 특성이 증가할수록 변위응답은 커지는 경향이 있다 이러한 변위증폭은 구조물의 고유주기 강도와 성능저하특성에 영향을 받으며 짧은 주기영역에서는 큰 값을 나타내며 긴 주기영역에서는 변위증폭이 거의 발생하지 않는다 단층에 근접한 각각의 지진동에 대한 변위증폭의 최대값은 1초 보다 작은 주기영역에서 비저하시스템의 4배 정도이다 변위증폭계수의 평균값은 짧은 주기영역에서는 2의 값을 가지면 구조물의 고유주기가 길어질수록 1에 수렴해 감을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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