In this study, based on the results from the sinusoidal base excitation analyses of a single degree of freedom system with a tuned mass damper (TMD), it is verified that optimal friction force can improve the performance of a TMD like a linear viscous damper which has been usually used in general TMD. The magnitude of the optimal friction increases with increasing mass ratio of the TMD and decreases with increasing structural damping. Particularly, it is observed that the optimized friction force gives better control performance than the optimized viscous damping of the TMD. However, because the performance of the TMD considerably deteriorates when the friction force increases over the optimal value, it is required to keep the friction force from exceeding the optimal value.
본 연구에서는 MR(Magneto-Reological)제어기가 설치된 단자유도 구조물의 응답을 예측하기 위하여 구조물의 운동방정식을 해석적으로 분석하고 주요변수를 파악하였다. MR제어기의 수치 모델로는 마찰 및 점성감쇠로 단순모델한 Bingham모델을 사용하였다. 자유진동과 조화진동일때의 응답감쇠를 결정짓는 주요변수가 각각 마찰력과 최대정적복원력의 비 $R_f$, 마찰력과 최대조화가진력의 비 $R_h$ 임을 파악하였다. 비선형 미분방정식을 등가의 선형 미분방정식으로 변환하기 위하여 마찰력에 의한 에너지 소산을 등가의 점성에너지로 치환하여 등가점성감쇠와 등가점성감쇠비를 유도하였다. 마지막으로 등가선형화과정을 검증하기 위하여 실제 지진에 대한 구조물의 응답을 비선형 미분방정식의 해와 비교하였다.
산업현장에서 기계류 사용의 증가에 따라 소음 및 진동에 의한 근로자들의 소음성 난청 등의 직업병이 증가하는 실정이다. 특히 산업현장 등에서 널리 사용되는 공기압축기는 고압ㆍ고속의 공기 유동으로부터 발생하는 소음과 피스톤, 스크류 등의 진동 및 마찰에 의해 큰 소음이 발생하는 대표적 산업기계로 인식되고 있다. 이러한 고소음 기계류에 의한 소음원의 차폐 또는 저감을 위한 공학적 대응능력을 향상시켜 소음을 저감하고 국제적 기계류의 안전규제에 대하여 능동적인 대처능력을 확보하기 위함이 본 연구의 목적이다.
In this paper, a model-based stick-slip compensation for the micro-positioning is proposed using an enhanced stick-slip model based on statistical rough surface contact model. The smart structure is comprised with PZT (lead (Pb) zirconia (Zr) Titanate (Ti)) based stack actuator incorporating with the PID (Proportional-Integral-Derivative) control algorithm, mechanical displacement amplifier and positioning devices. For the stick-slip compensation, the elastic-plastic static friction model is used considering the elastic-plastic asperity contact in the rough surfaces statistically. Mathematical model of system for the positioning apparatus was derived from the dynamic behaviors of structural parts. PID feedback control algorithms with the developed stick-slip model as well as feedforward friction compensator are formulated for achieving the accurate positioning performance. Experimental results are provided to show the performances of friction control using the developed positioning apparatus.
본 연구에서는 동적인 상태에서 구름접촉 거동을 좀더 명확히 하기 위해서 마 찰의 발생기구가 탄성이력손실에 기인한다는 이론을 기초로 압축 코일스프링을 이용한 감쇠자유진동시스템으로 구성된 실험장치에 의해서 구의 직경, 수직하중, 평면만의 표 면거칠기를 변화시켜 구름접촉면의 감쇠특성을 검토하고 이로부터 구름마찰력과 대수 감쇠율을 구한 다음 대수감쇠율과 진폭의 관계를 이용해서 실험에 의한 새로운 접촉폭 산출방법을 제시하고 Hertz이론에 의한 접촉폭과 마찰이론의 역학적 해석에 의한 접촉 폭과 비교, 분석해 보았다.
In this paper, a model-based stick-slip compensation for the micro-positioning is proposed using an enhanced stick-slip model based on statistical rough surface contact model. The smart structure is comprised with PZT(lead (Pb) zirconia(Zr) Titanate(Ti)) based stack actuator incorporating with the PID(proportional-integral-derivative) control algorithm, mechanical displacement amplifier and positioning devices. For the stick-slip compensation, the elastic-plastic static friction model is used considering the elastic-plastic asperity contact in the rough surfaces statistically. Mathematical model of system for the positioning apparatus was derived from the dynamic behaviors of structural parts. PID feedback control algorithms with the developed stick-slip model as well as feedforward friction compensator are formulated for achieving the accurate positioning performance. Experimental results are provided to show the performances of friction control using the developed positioning apparatus.
Developed friction snubbers changes the shock or vibration into a heat energy by mechanical friction. Snubber is divided into friction snubbers and hydraulic snubbers according to the operation types. However, hydraulic snubber has a lot of problems caused by temperature, humidity, radioactivity, and viscosity of hydraulic fluid. In these respects, to solve these problems, not only do friction snubber supplement lacks of hydraulic snubber but has also simpler structure than hydraulic snubber. In this paper, friction snubber used sponge iron by friction material is experimentally compared with general friction snubber In this results, the experiment verifies friction function and produce the manufacture condition for the effective friction snubber development.
High-rise apartments of shear wall system are governed by flexural behavior like a cantilever beam. Installation of the damper-brace system in a structure governed by flexural behavior is not suitable. Because of relatively high lateral stiffness of the shear wall, a load is not concentrate on the brace and the brace cannot perform a role as a damping device. In this paper, a friction damper applying flexibility of shear wall is proposed in order to reduce the deformation of a structure. To evaluate performance of the proposed friction damper, nonlinear time history analysis is executed by SeismoStruct analysis program and MVLEM(multi vertical linear element model) be used for simulating flexural behavior of the shear wall. It is found that control performance of the proposed friction damper is superior to one of a coupled wall with rigid beam. In conclusion, this study verified that the optimal control performance of the proposed friction damper is equal to 45 % of the maximum shear force inducing in middle-floor beam with rigid beam.
A new equivalent linearization technique is proposed for a friction damper-brace system (FDBS) idealized as a elastoplastic system. The equivalent linearization technique utilizes secant stiffness and dissipated energy defined by the probability distribution of the extremal displacement of the FDBS. In addition, a conversion scheme is proposed so that an equivalent linear system is designed first and converted to the FDBS. For comparative study, an existing model update technique based on system identification is modified in a form appropriate to update single element. For the purpose of verification, shaking table tests of a small scale three-story shear building model, in which a rotational FDBS is installed, are conducted and equivalent linear systems are obtained using the proposed technique and the model update technique. Complex eigenvalue analysis is conducted for those equivalent linear systems, and the natural frequencies and modal damping ratios are compared with those obtained from system identification. Additionally, RMS and peak responses obtained from time history analysis of the equivalent linear systems are compared with measured ones.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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