• Composites Research
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• 제22권2호
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• pp.37-42
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• 2009

이 논문은 형상기억합금 선재를 이용한 굽힘 작동기의 실험적인 설계방법을 다루고 있다. 제안된 굽힘 작동기는 유리섬유 프리프레그를 이용하여 만든 스트립, 스프링 그리고 형상기억합금 선재로 구성된다. 굽힘 작동기에서 스트립은 초기에 형상기억합금 선재에 초기하중을 가하기 위하여 굽힘 형태로 정되며, 스프링은 형상기억합금 선재가 작동 후 빠른 시간내에 초기 형상으로 돌아오기 위한 보조수단으로 사용된다. 먼저 형상기억합금 선재의 특성을 알아보기 위하여 시차주사열량계(DSC)를 이용한 실험, 여러 종류의 초기 하중을 가한 후 작동 성능 실험, 인장 시험, 온도 변화에 따른 기계적 거동을 조사하였다 이를 바탕으로 스트립, 스프링, 인가 전압에 의한 영향을 관찰하고 소모전력을 분석하여 굽힘 작동기를 설계하였다. 특정 조건을 갖는 굽힘 작동기는 낮은 소모전력으로 빠른 응답성능을 나다내었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권5호
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• pp.497-502
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• 2015

본 논문에서는 굽힘하중이 가해지는 스마트 복합재 적층판의 자유단에서 발생하는 박리응력을 압전 작동기를 이용해서 감소시키는 방법을 응력함수를 이용해 해석하는 방법을 제안하였다. 전기-기계 연성에 의해 나타나는 지배방정식은 최소 보족일의 원리를 이용해 구하였다. 응력상태는 일반적인 고유치 해석과정을 통해 구하였다. 스마트 복합재 적층판의 자유단 박리응력은 압전 작동기를 이용해 감소시킬 수 있었다. cross-ply 복합재 적층판의 박리응력 감소가 angle-ply 복합재 적층판 보다 크게 나타났다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회A
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• pp.1231-1236
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• 2007

This study presents the static and dynamic actuating performances of a bending piezoelectric actuator with a thin sandwiched PZT plate under a static load. The stored elastic energy within the actuators which occurs during a curing process is obtained through a flexural bending test. An actuating performance is evaluated in terms of an actuating displacement at the simply supported condition. The results reveal that an actuator that consists of a top layer having a high elastic modulus and a low coefficient of thermal expansion exhibits a better performance than the rest of actuators due to the formation of the large stored elastic energy within the actuator system. When actuators are excited at the alternating current voltage, the effect of PZT ceramic softening results in a slight reduction in the resonance frequency of each actuator as the applied electric field increases. It is thus suggested that the static and dynamic actuating characteristics of bending piezoelectric actuators with a thin sandwiched PZT plate should be simultaneously considered in controlling their performances.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.612-613
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• 2009

• 대한기계학회논문집A
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• 제31권8호
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• pp.880-888
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• 2007

This article describes the load capability of bending piezoelectric actuators with a thin sandwiched PZT plate in association with the stored elastic energy induced by an increased dome height after a curing process. The stored elastic energy within the actuators is obtained via a flexural mechanical bending test. The load capability is evaluated indirectly in terms of an actuating displacement with a load of mass at simply supported and fixed-free boundary conditions. Additionally, a free displacement under no load of mass is measured for a comparison with an actuating displacement. The results reveal that an actuator with a top layer having a high elastic modulus and a low coefficient of thermal expansion exhibits a better performance than the rest of actuators in terms of free displacement as well as actuating displacement due to the formation of the large stored elastic energy within the actuator system. When actuators are excited at AC voltage, the actuating displacement is rather higher than the free displacement for the same actuating conditions. In addition, the effect of PZT ceramic softening results in a slight reduction in the resonance frequency of each actuator as the applied electric field increases. It is thus suggested that the static and dynamic actuating characteristics of bending piezoelectric composite actuators with a thin sandwiched PZT plate should be simultaneously considered in controlling the performance.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회A
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• pp.362-367
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• 2008

In the present work, we address electric fatigue behavior in bending piezoelectric actuators using an acoustic emission technique. Electric cyclic fatigue tests have been performed up to ten million cycles on the fabricated specimens. To confirm the fatigue damage onset and its pathway, the source location and distributions of the AE behavior in terms of count rate are analyzed over the fatigue range. It is concluded that electric cyclic loading leads to fatigue damages such as transgranular damages and intergranular cracking in the surface of the PZT ceramic layer, and intergranular cracking even develops into the PZT inner layer, thereby degrading the displacement performance. The electric-induced fatigue behavior seems to show not a continuous process but a step-by-step process because of the brittleness of PZT ceramic. Nevertheless, this fatigue damage and cracking do not cause the final failure of the bending piezoelectric actuator loaded up to 107 cycles. Investigations of the AE behavior and the linear AE source location reveal that the onset time of the fatigue damage varies considerably depending on the existence of a glass-epoxy protecting layer.

• 비파괴검사학회지
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• 제26권4호
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• pp.220-230
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• 2006

3점 굽힘 하중을 받는 단일 PET 및 평판형 압전 복합재료 작동기(PCA)의 파괴거동을 음향방출(AE) 법을 이용하여 살펴보았다. 단일 PET의 경우 최대 굽힘하중에서 발생한 AE신호는 고진폭 및 긴 유지시간을 갖는 특징을 보였으며 FFT에 의한 지배 주파수 대역을 확인한 결과 $100{\sim}230kHz$의 비교적 저주파수 대역이었다. PCA의 경우, stage 1에서 발생한 80dB이상의 고진폭 및 $170{\sim}223kHz$의 저 지배 주파수 대역을 갖는 신호는 PZT층에서의 취성파괴 및 PZT층과 인근 섬유층 사이의 층간분리에 의한 것으로 추정되었다. 상기의 AE거동 해석결과와 광학현미경 및 주사전자현미경에 의한 손상관찰에 근거하여 비대칭으로 적층된 PCA의 파괴거동과 관련한 AE특성을 규명하였다.

• Composites Research
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• 제16권2호
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• pp.41-47
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• 2003

본 논문은 몇 가지 종류의 압전 복합재료 작동기 LIPCA의 성능 시험 및 비교에 관한 것이다. LIPCA는 압전 세라믹을 중심으로 상층부는 탄성계수가 크면서 열팽창계수가 낮은 섬유강화 복합재료 층이, 하층부는 탄성계수가 작으면서 열팽창계수가 큰 섬유강화 복합재료 층으로 구성되어 있다. 작동기의 성능 검증을 위해 작동 지그 및 전압 공급 장치 그치고 비접촉 레이저 센서로 이루어진 실험 시스템을 구성하였다 성능 비교시험 결과 검증실험으로부터 압전 작동기의 작동성능은 전기 작동 재료층이 중립면으로부터 멀리 벗어나게 위치하면서, 동시에 적층판의 전체 굽힘 강성을 작게 하면 극대화할 수 있다는 사실을 입증하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2008년도 추계학술대회논문집
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• pp.203-204
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• 2008

Bacterial Cellulose Actuator with biocompatible and biodegradable properties was newly developed as an electro-active biopolymer under water. The performance of the BC actuator was improved through Li treatment. The mechanical and chemical properties of BC membranes were measured such as the tensile test, proton conductivity. The surface morphology of the bacterial cellulose was observed by using SEM. The electromechanical bending responses under both direct current and alternating current excitations were investigated. In voltage-current test,the power consumption under dynamic excitation increases with increasing voltage. Present results show that the bacterial cellulose actuator can be a promising smart material and may possibly have diverse applications under water.

• 전자공학회논문지SC
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• 제40권1호
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• pp.1-10
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• 2003

본 논문에서는 외팔보 시스템의 능동 진동 제어를 위하여 퍼지 기법으로 동조한 PID 제어기 설계기법을 제시하였다. 직접 제작된 전자석은 작동기로 사용되었으며, 레이져 감지기가 보의 굽힘 변위를 측정하는데 사용되었다. 작동기와 감지기의 물리적 제한 때문에 실험 시스템이 비동위치(Noncollocated) 형태가 되었으며 비접촉식 제어 시스템을 이룬다 시스템의 모델링은 자유진동 방정식에 의한 모달 해석 방법으로 구하였으며 작동기로부터 감지기까지의 전달함수는 전자석 자동기차 보의 역학 방정식을 조합하여 구하였다. 일반적으로 PID 제어기는 산업 현장에서 널리 사용되고 있으나, 비선형성이 강한 시스템이나 시변 특성을 갖는 시스템에서 적절한 PID 이득값을 결정하는 것은 어렵다. 이에 본 논문에서는 자동적으로 PID 이득 값을 조절하는 퍼지 기법으로 동조한 PID 제어기를 설계하여 비선형성이 강한 전자석을 작동기로 사용하는 외팔보 시스템의 진동 제어에 적용하였다. 시뮬레이션과 실험적 결과를 통하여 설계된 제어기의 진동 감쇠 효과와 성능을 검증하였으며, PID 제어기의 경우와 비교하여 더 나은 진동 제어 성능을 가짐을 실험적 결과로부터 증명하였다.