• 대한기계학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.90-100
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• 1993

본 연구에서는 압전 감지기/작동기를 이용한 복합적층판의 진동제어해석을 위 하여 판요소를 사용한 능률적인 유한요소코드 개발에 있다. 운동방정식은 고전 적층 판이론과 Hamilton의 법칙을 이용하여 유도하며 압전방정식으로부터 전기적-기계적 연 계를 고려한 감지식과 작동식을 구한다.각식들은 유한요소 보간함수에 의하여 절점 변위에 대한 행렬방정식으로 변환된다. 요소마다 하나의 전기적 자유도를 가진 4-절 점 12-자유도 판요소를 사용하여 효율적인 계산을 가능하게 하였다. 압전 감지기/작 동기를 도입함에 있어 하나의 전극에 대해 압전 감지기/작동기는 하나의 감지/작동전 압을 갖는다. 각 요소에 전극번호를 부가함으로써 다양한 형상의 전극을 쉽게 모델 링하였으며 전극의 특성도 충분히 고려하였다. 전기적 하중에 의한 압전보의 변형과 변형에 대한 감지전압에 대한 계산을 수행하여 기존의 연구와 비교함으로써 본 프로그 램의 타당성을 확인하였다. 나아가 여러가지 전극형상에 대한 복합재료 평판의 시간 영역과 주파수영역에서 응답을 계산하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.183-195
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• 2003

본 연구에서는 판형태의 압전감지기와 압전작동기가 접착되어 있는 보형태의 스마트구조물의 자유진동제어에 대한 유한요소모형화 방법을 제안한다. 압전재료의 직접압전효과와 역압전효과에 대한 구성방정식을 고려하고 변분원리를 이용하여 스마트보유한요소의 운동방정식을 유도한다. 이러한 2절점 보 유한요소근 등매개변수요소로서 Timoshenko 보이론을 기초로 한다. 따라서, 보형태의 스마트구조물을 제안하는 스마트보 유한요소에 의하여 해석함으로써 전압이 작용되는 압전작동기에 의한 구조물의 제어와 전압을 측정하는 압전감지기에 의한 구조물의 모니터링에 대한 수치적인 시뮬레이션이 가능해진다 이러한 스마트보유한요소와 Constant-gain feed back control 기법을 이용하여 압전감지기와 압전작동기를 이용한 보구조물의 자유진동제어에 대한 유한요소 모델을 제안한다

• 소음진동
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• 제5권3호
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• pp.292-302
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• 1995

압전재료를 이용한 능동진동제어에 관한 연구동향과 연구결과를 살펴보았다. 능동 진동제어에 사용되고 있는 감지기/작동기들 중 압전세라믹은 몇 가지 장점을 지니고 있어 그 적용에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있는 것이 현실이며 실제 구조 물로의 적용이 이루어지고 있다. 압전세라믹을 이용한 진동제어는 박판으로 이루어진 국부구조물의 진동제어에 적합하며 그래서 자동차의 진동소음제어, 위성체 태양판의 진동제어에 사용할 수 있고 또한 겹쳐놓은 형태의 압전세라믹은 트러스 구조물의 능동 멤버로 활용할 수 있다. 이렇게 겹쳐놓은 압전세라믹 구조는 진동 고립(vibration isolation)을 원하는 장비의 지지대로 사용할 수 있어 그 응용분야가 넓다. 최근까지 도 압전세라믹을 이용한 진동제어는 주로 외팔보, 또는 평판과 같은 단순한 기하학적 형상을 가진 구조물에 국한되어 연구가 진행되어 왔고 제어기법 또한 그동안 전기 제어분야에서 개발되어 온 기법들을 적용하는 현상을 보였는데 구조물의 자유도가 무한대임을 고려할때 앞으로 구조물에 합당한 제어기법의 개발이 요망된다고 하겠다. 이 논문에서 선보인 PPF와 SRF 제어 기법은 필자가 간단히 회로를 구성하여 실험을 수행하였는데 압전재료의 진동제어 기법으로 단순하면서도 효율적인 제어기법이라고 말할 수 있다. 압전재료를 이용한 진동제어에 관한 국내의 연구활동이 미미한 상태 이으로 이분야에 대한 연구자들의 관심을 모을 필요가 있다. 압전세라믹 감지기와 작동기의 설치는 그동안 압전세라믹 판을 직접 구조물에 접착시킨 형태로 진행되었 는데 새로운 형태의 압전세라믹 작동기의 개발이 시급하다. 이는 높은 전압을 필요로 하는 진동제어는 필수적으로 커다란 부대시설을 요구하게 됨으로 전압을 높이지 않고 도 진동제어를 효율적으로 할 수 있는 압전세라믹의 제조가 필요하다고 하겠다. 필자 는 이런 목적으로 다층 압전세라믹(multilayer piezoceramic plate)을 제작한 적이 있었는데 실험결과는 신통치 않았다. 또한 압전세라믹을 길고 얇은 조각으로 잘라 사용하는 방법로 있었으나 세라믹의 절단시 다이아몬드 컷터를 사용해야 되어 제작이 곤란했다. 또한 압전세라믹이 부서지기 쉬운점을 개선한다면 진동제어에 있어 아주 효과적인 감지기/작동기가 될 수 있을 것이다.

• Composites Research
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• 제17권5호
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• pp.7-14
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• 2004

본 연구에서는 끝단에 질량이 부착된 복합재료 박판 보의 동특성을 제어하기 위하여 퍼지 알고리즘을 이용한 적응 제어 기법에 대하여 고찰하였다. 적응제어기법을 구현하기 위해 감지기와 작동기의 역할을 할 수 있는 압전재료를 구조물의 중립면상에 삽입하였다. 끝단 질량이 변하는 경우, 비례제어 및 속도제어와 비교해 볼 때, 퍼지 알고리즘을 이용한 제어 기법이 복합재료 박판 보의 동적응답제어에 우수한 성능을 보였다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.225-231
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• 2003

A new three-dimensional thin shell element for a structure containing an integrated distributed piezoelectric sensor and actuator is Proposed. The assumed strain formulation and the bubble function are introduced to improve the performance of the shell element. A finite element formulation gives a general tool that can predict the static or dynamic responses of the shell with piezoelectric sensor/actuator. The verification through the calculation of the static response for the piezoelectric bimorph beam shows that the results agree with those from the theoretical analysis very well. Dynamic response of a shell shows that the reduction of vibration is possible with the introduction of the piezoelectric shell sensor and actuator. However. the curvature of sensor/actuator is an obstacle for application, since the flexible PVDF is not strong enough and the PZT with curvature should be made specially.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2001년도 추계학술대회논문집 I
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• pp.225-228
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• 2001

A new three-dimensional thin shell element for the structure containing an integrated distributed piezoelectric sensor and actuator is proposed. A finite element formulation for the static response of the shell with piezoelectric sensor／actuator is derived. The assumed strain formulation and the bubble function improves the performance of the shell element. The verification through the calculation of the static response for the piezoelectic bimorph beam shows that the results agree with those from the theoretical analysis very well.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제11권4호
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• pp.37-42
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• 2001

Active vibration control of laminated composite plates has been carried out to design structure with maximum possible damping capacity, using piezoceramic sensor/actuators and passive constrained-layer damping treatment. The equations of motion are derived for symmetrical, multi-layer laminated plates. The damping ratio(ζ) and modal damping(2ζ$\omega$) of the first bending and torsional modes are calculated by means of iterative complex eigensolution method for both passive and active vibration control. This paper addresses a design strategy of laminated composite plate under structural vibrations.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제11권6호
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• pp.169-174
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• 2001

Optimization of the collocated piezoceramic sensor/actuator placement is investigated numerically and verified experimentally for vibration control of laminated composite plates. The finite element method is used for the analysis of dynamic characteristics of the laminated composite plates with the piezoceramic sensor/actuator. The structural damping index(SDI) is defined from the modal damping(2$\omega$ζ) . It is chosen as the objective function for optimization. Weights for each vibrational mode are taken into account in the SDI calculation. The gradient method is used for the optimization. Optimum location of the piezoceramic sensor/actuator is determined by maximizing the SDI. Numerical simulation and experimental results show that the optimum location of the piezoceramic sensor/actuator is dependent upon the outer layer fiber orientations of the plate, and location and size of the piezoceramic sensor/actuator.

• 한국정밀공학회지
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• 제18권12호
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• pp.30-46
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• 2001

• 한국정밀공학회지
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• 제18권10호
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• pp.148-153
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• 2001

Active control of flexural vibrations of smart laminated composite beams has been carried out using piezoceramic sensor/actuator and viscoelastic material. The beams with passive constrained layer damping hale been analyzed by formulating the equations of motion through the use of extended Hamilton's principle. The dynamic characteristics such as damping ratio and modal damping of the beam are calculated for various fiber orientations by means of iterative complex eigensolution method. This paper addresses a design strategy of laminated composite under flexural vibrations to design structure with maximum possible damping capacity.