한국지진공학회 2000년도 추계 학술발표회 논문집 Proceedings of EESK Conference-Fall 2000
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pp.496-500
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2000
대형 구조물의 진동제어를 위하여 MR 유체 댐퍼를 사용한 반능동 제어기법에 대하여 연구하였다. 기존에 많이 사용되고 있는 수동제어기법은 일단 제어장치를 설치한 후에는 구조물에 실제로 작용하고 있는 외부 하중의 현재 특성에 대해서 적절히 반응할 수 없다는 제한을 가지고 있으며, 이를 극복하기 위하여 연구되어온 능동제어기법은 구조물이 진동을 감소시키기 위하여 구조물에 직접적으로 가해지는 커다란 제어력을 요구하며, 이로 인해 경우에 따라서는 불안정한 상태가 유발될 수도 있다는 점이 단점으로 지적되고 있다. 최근에 Spencer 등은 반능동 제어기법을 제안하였는데, 이는 수동제어장치의 제어특성을 On-Line 으로 조절하는 방식으로서 제어 가능한 수동제어기법으로도 불리운다. 구조물의 진동제어에 필요한 제어력이, 특수한 제어기구에서 발생되는 인위적인 힘이 아니라, 적절한 구조부재에서 발생되는 자연적인 부재력이므로, 무엇보다 강인하고 신뢰할 수 있는 제어기법이며, 이때 제어장치의 구조적 특성을, 측정된 구조물의 응답에 맞추어 적절히 조절함으로써 다양한 외부하중에 대해 보다 효율적인 제어가 이루어질 수 있도록 한 방법이다. 반능동제어를 위한 제어기로서는 Variable Orifice Dampers, Friction Controllable Isolators, Variable Stiffness Devices, Electro-Rheological (ER) Fluid Damper, Magneto-Rheological(MR) Fluid Damper등이 제안되고 있으며, 본 논문에서는 반응속도가 빠르고, 적은 파워만을 요구하며, 커다란 제어력을 낼 수 있는 MR Damper를 사용하여 지진하중을 받는 구조물의 반능동 제어게 대하여 연구하였다. MR Damper의 특성이 비선형이므로 이에 적합한 Sliding Mode Fuzzy Control(SMFC)기법을 사용하였으며 이때 SMFC 의 최적 설계를 위하여 Genetic Algorithm을 적용하였다. 제안된 제어기법의 실제 적용성을 검증하기 위하여 기존이 제어결과와 비교 검토하였으며, 그 결과로부터 MR Damper를 사용한 반능동 제어기법이 구조물의 진동제어에 매우 효과적임을 확인할 수 있었다.
도파관유한요소법 (waveguide finite element method, WFEM)은 단면의 형상이 길이방향으로 일정한 도파관 구조물의 진동을 해석하기 위한 수치해석 기법이다. 도파관유한요소법은 2차원 단면만을 FE 모델링하여 길이방향 파동 전파를 해석하므로 기존의 유한요소법에 비해 해석 모델의 크기가 작고 연산 시간이 짧다는 장점을 가진다. 본 연구에서는 기존의 도파관유한요소법을 확장하여 내부 및 외부에 유체가 채워진 도파관 구조물에 대한 진동 해석을 수행하였다. 이를 위해 내부 유체와 도파관 구조물은 WFE로, 외부 유체는 파수경계요소 (waveguide boudnary element, WBE)로 모델링하고 이들을 연성시킨 운동방정식을 제시하였다. 이 방법의 적용 예로써 내부에 물이 채워진 몰수된 파이프의 진동 및 방사 음향 파워를 해석하였다. 내부 및 외부 유체의 유/무에 따른 분산 선도와 가진점 모빌리티 (point mobility)를 구하고 유체 연성의 효과를 살펴보았다.
In this paper, the feasibility of the cost function having two control factors were discussed in compared to two others which has one different control factor respectively. As of the control factors, the dynamic response of a discrete system and the vibrational intensity at the reference point which is the connecting point of a discrete system to a flexible beam were controlled actively by the control force obtained from the minimization of the cost function. The method of feedforward control was employed for the control strategy. The reduction levels of the dynamic response of a discrete system and the vibrational intensity at a reference point, and also the input power induced by the control force were evaluated numerically in cases of the three different cost functions. In comparison with the results obtained from the cost functions of one control factor, which is the dynamic response or the vibrational intensity, in most cases of the cost function of two control factors the better or similar results were obtained. As a conclusion, it is surely noted that both the dynamic response and the vibrational intensity of the vibrating system be controlled up to the expected level by using the single cost function having two control factors.
According to the delivery condition, the breakage of a product occurs when it is delivered to the customers. Therefore product's makers evaluate the durability under the delivery process by accelerated life testing. In order to conduct this accelerated life testing accurately, it is very important to identify the acceleration-factor exactly between on-road and accelerated life test condition. In this paper, the acceleration-factor is identified by applying linear damage summation law, rain-flow cycle counting and Dirlik theory under the conditions of the random vibration. And approximated FEM model of the connecting-pipe to the compressor is developed for fatigue analysis. This model is finally verified by comparing the experiment results to the numerical analysis results.
개인마다 소음, 음악과 음향진동 자극에 대한 인체의 반응은 상당한 차이가 발생하는 것을 고려하여 뇌파 파워의 상대적인 비율로 비교.고찰하였다. 우선 강한 소음 자극에 대한 뇌파의 변화는 긴장과 스트레스 증가를 의미하는 베타파의 증가 및 긴장완화와 안정을 의미하는 알파파의 감소를 보였고, 좋은 자극에 대해서는 그 반대의 효과를 보였다. 즉, 좋은 자극에 의한 스트레스저감의 효과가 있음을 확인하였다. 자극 후의 변화에서는 좋은 자극시와 마찬가지로 대체로 알파파가 증가하는 경향이 있지만 이와 반대의 경우도 발생하고있어 이 역시 개인차가 있음을 알았다.
In this study, a numerical estimation method for 3D underwater radiated noise pattern using hull vibration and total acoustic power of the vibrating structure in the far-field is proposed. The underwater radiated noise pattern is known to be predicted using the vibration signals and radiation efficiency of each surface patch. But it is very difficult to know radiation efficiency of each surface patch which is one of important factors to calculate the 3D underwater radiated noise pattern. Instead of using radiation efficiency of each patch, the underwater radiated noise level is modified with the total acoustic power of the vibrating structure. The suggested estimation method for underwater radiated noise pattern is discussed with numerical model.
수치해석과 이전 연구에서 소개된 이론적인 해법을 결합한 하이브리드 방법을 이용하여 양단에 다양한 경계조건을 가진 일정 길이의 후판 실린더의 소음방사 특성을 분석하는 방법을 제시한다. 실린더의 구조적인 진동은 유한요소법을 이용한 수치해석을 통하여 해석하였으며 결과로 얻어진 실린더 표면의 진동변위 분포를 간단한 식으로 이상화하였다. 실린더의 고유진동에 의해 발생되는 소음은 이전 연구에서 소개된 이론적인 해법을 앞에서 구한 이상화된 고유진동 특성에 적용하여 계산한다. 이 결과는 경계요소법을 이용한 해석을 통하여 검증하였다. 이 결과를 바탕으로, 이 연구에서 제시된 이론적인 해법들이 다양한 형태의 경계조건을 가진 유한한 길이의 실린더에서 방사되는 소음 계산에 충분한 정확도를 가지고 있음을 알 수 있다. 이 연구에서 제시된 방법을 적용하면 브레이크 드럼, 모터 하우징 등 여러 종류의 실제 부품들에서 방사되는 소음을 계산할 수 있을 것으로 기대된다.
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.
우리나라와 같이 철도의 운행위치와 소음 피해를 받는 수음자 간의 거리가 인접되어 있는 경우, 소음의 전파특성은 과도형상을 나타내는 구간에 속하게 되어 전파중에 나타나는 지표면의 다양한 물리적, 현상과 경계면 등의 이피던스 값등이 많은 영향을 끼치게 된다. 본 연구에서는 철도소음의 소음원 자체에 대한 모델링 기법과, 자유공간을 전파할 때 나타나는 거리감쇠 효과 등을 고려한 음향학적인 연속선음원 및 유한 불연속 선음원 등에 대한 검토가 이루어졌고, 특히, 소음원의 크기에 비교하여 수음자의 위치에 따라 저감되는 음향전파특성을 설명하였다. 또한, 유한한 길이를 가지고 있는 철도차량의 소음원 모델을 이용하여 향후 국내에서 운행되리라 예상되는 고속철도의 음향파워를 산출하였다. 산출된 음향파워로부터 철도변의 소음분포를 도출하였으며 고속철도의 경우 운행시 소음피해가 어느 정도인지를 예상하였다.
Induction motors are used in many areas to transform electrical energy to mechanical energy. In the design of an induction motor, not only energy efficiency but also noise becomes an important factor. To effectively address the noise problem, it will be convenient if one can see where and how noise is generated and propagated. In this study sound radiation by an induction motor is visualized using cylindrical acoustic holography. To minimize the bias error by window effect Minimum Error Window(MEW) is used. Its performance is verified by numerical simulations. Based on these theoretical understanding, sound pressure measurement with an induction motor are performed. Not only sound radiation are visualized but sound pressure level and sound power level are also estimated. Results show that the main source is located at nearly bottom part of the motor and the total sound pressure level is 49dB, which satisfies the guideline value suggested by the KS C 4202.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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