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문제 정의
- 따라서 이러한 압전소자를 이용하여 저비용으로 철근콘크리트 바닥판에서의 진동영향에 대해 평가하는 것이 연구의 목적이다.
제안 방법
- 1200x12x1800mm의 철근 콘크리트 판에 압전소자를 부착하여 70kgf의 보행자가 계단으로 보행하였을 때의 전압을 비교하였다.
- 1200×12×1800mm의 철근 콘크리트 판에 압전소자를 부착하여 70kgf의 보행자가 계단으로 보행하였을 때의 전압을 비교하였다.
- 70x20x200mm와 100x30x400mm 무근 콘크리트판을 제작하여 보의 단부에 500gf의 질량을 매단 후실을 절단하였을 때의 압전소자에서 발생된 전압을 비교하였다.
- 70x3×300mm의 켄틸레버 보를 제작하여 보의 단부에 500gf의 질량을 매단 후 실을 절단하였을 때의 압전소자에서 발생된 전압을 비교하였다.
- 70×20×200mm와 100×30×400mm의 콘크리트판을 제작하여 고정단에서50mm 간격으로로 압전소자를 배치하고 보의 단부에 50girlfriend의후실을 절단하였을 때의 전압을 비교하였다.
- 70×3×300mm의 철재 켄틸레버 보를 제작하여 고정단에서 50mm간격으로 압전소자를 배치하고 보의 단부에 50girlfriend의후 실을 절단하였을 때의 전압을 비교하였다.
- 그러한 기술은 PZT가 결속된 고정-지지의 캔틸레보 보의 모델링에 의해 나타난다. Loop 거동에 노출된 실험 시스템과시뮬레이트 된 것의 비교를 하였다.
- 강철판에노치를 주지 않은 경우와 노치를 준 경우를 임피던스의 변화로 측정하였으며, 성수대교의 붕괴를 야기한 부분 모델을 축소하여 균열이 발생한 부분에 대해 실험하였다8)
- 압전소자의 전압즉정은 FFluke 사의Scopemeter 123을 이용하여 측정하였다.
- 그러나, 노출된 세라믹이 만약 적당하지 않게 덮혀 있거나 임피던스가 어울리지 않은 재료로 되어있다면 콘크리트 안에 매장된 전자기기의 영향이 약하게 읽혀지는 것을 밝혀냈다. 연구의 결과에 기초를 두고, 전자-음파(electro-acoustic) 능률을 계량하여 새로운 방법으로 이용하였다.
- 이를 퓨리에 변환(FFT)를 이용하여 진폭과 주파수 영역으로 나타내었다.
- 두 번째에서 FEMe 센서를 한 곳에 나란이 두지 않으며 빔의 두께 변화를 주며, 강재의 층을 일정하게 준다. 이와 같은 방법은 한층 정도에 Piezoelectric Patch 를 넣을 수 있도록 여유층을 두고, 절단되어진 층의 Piezoelectric Patch를 표면에서 비교하였다.句
- Saigo(2004)의 연구에서는 금속 중심의 강한 진동통제를 CFRP 합성물 안에 끼워 넣는 압전 섬유를 원조로 실험하였으며, CFRP 안에 복잡한 소질의 기능을 감지기와 발동기를 통하여 삽입하였다. 재료 중심에 중요하게 삽입하였으며, 센서와 발동기의 사용으로 세라믹의 깨지는 성질을 극복하며, 전극을 필요로 하지 않게 실험하였다.
대상 데이터
- m 합성을 사용함으로써, 시스템의 이동함수가 FRF (진동반응함수)의 데이터로부터 유래되었다. FEM 데이터의 m 합성으로부터 가상의 모델을 얻었다.
데이터처리
- Zimcik(2004) 의 연구는 실제 시간에 유효한 제어 시스템은 압전의 PZT 장치를 가진 세 장한 부재에 적용되고 발전되어 왔다. 연구된 스마트 핀의 유한요소 모델의 진동해석이 수행되었고, 그 결과 진동반응함수를 얻게 되었다. m 합성을 사용함으로써, 시스템의 이동함수가 FRF (진동반응함수)의 데이터로부터 유래되었다.
성능/효과
- 2) 철근콘크리트 판에 부착된 압전소자는 이동하중이 근접할수록 전압이 증가됨으로 진동문제를 야기하는 진동원과 전달 매체에 대한 예측 및 분석을 할 수 있을 것으로 사료된다.
- 3) 철근 콘크리트 판에 부착된 압전소자의 발생 전압은 이동하중의 가진 위치에 따라 다르게 나타났으나 주파수 응답 분석에서는 같은 주파수영역에서 진폭의 변화가 나타났다. 따라서 부착된 압전소자의 위치에 따른 주파수 응답 비교로 진동원과 전달 매체에 대한 예측 및 분석을 할 수 있을 것으로 사료된다.
- 70x20x200mm와 100x30x400mm 콘크리트 판에서 압전소자의 발생 전압을 측정한 결과 길이와 판 두께가 큰 100x30x400mm 콘크리트 판에서 발생한 압전소자의 전압이 1.5배 감소되는 것으로 나타났다. FEM을 통한 모 우드 변화는 다음 그림과 같다.
- 70x3×300mm 켄틸레버 보에서 압전소자의 발생 전압을 측정한 결과 400mm의 실에 500gf의 추를 달고 이를 절단했을 때 PZT 3의 발생전압은 변화가 거의 없었으며, 이는 모 우드 변화에 영향을 받지 않는 부분으로 나타났다.
- 9개의 계단을 6초간 보행하여 압전소자에서 발생한 전압을 측정한 결과, 0.67초인 첫 번째 계단에서의 전압이 4.7X10-3 Volt였으며, 일곱 번째 계단에서 5.5X10-3 Volt, 여덟 번째 계단에서 9.0X10-3 Volt, 아홉 번째 계단에서 15X10-3 vat로 전압이증가되는 것으로 나타났다.
- PZT 2는 PZT 1에서 90Qmm 떨어진 위치에 부착되어 있으며, 9개의 계단을 6초간 보행하여 압전소자에서 발생한 전압을 측정한 결과, 0.67초인 첫 번째 계단에서의 전압이 2.0X10-3 Volt였으며, 일곱 번째 계단과 여덟 번째 계단에서는 0.8X10-3 Volt, 아홉 번째 계단에서 9X10-3 Volt로 전압이 증가되는 것으로 나타났다.
- 변환 결과 12.5Hz에서 진폭이 PZT 4에서 PZT 2 의 위치로 갈수록 4배 증가하였으며, 고정단에 가까운 위치에 있는 PZT 1은 6배 진폭이 증가하는 것으로 나타났다.
- 변환 결과 70x20x200mm 무근 콘크리트 판에서는 3Hz에서 진폭이 3.5xlO「2(Vsec)였으며, 100x30x400mm 콘크리트 판에서는 0.4Hz에서 O.7xlO-2(Vsec)로 5배 저감되었다. 이러한 이유는 주파수는 강성이 작을수록감소되기 때문에 주파수대역이 이동된 것으로 사료되며, 길이가 짧은 경우보다 긴 경우 진동에 의한 전압변화가 감소하는 것으로 나타났다.
- 실험 결과 고정단에 가까울수록 압전소자의 전압과 12.5Hz에서의 진폭이 증가되는 것으로 나타났다. 이는 400mm의 실에 500gf의 추를 달고 이를 절단했을 때의 진동 모 우드가 단부에서 50mm 간격으로 부착된 압전소자에 영향을 주어 부착된 위치에 따라 진동의 영향을 나타내는 것으로 사료된다.
- 실험 결과 보행자 하중이 작용하는 PZT 1에서의 전압변화는 0.67 간격으로 시간이 증가됨에 따라 바닥 판에 부착된 압전소자의 위치에 가까울수록 증가되는 것으로 나타났으며, 900mm 떨어진 위치에 부착되 어 있는 PZT 2에서의 전압은 아홉번째 계단에 보행자 하중이 작용할 때만 최대 전압을 나타내었다.
- 주파수 응답에 대한 비교에서는 52Hz에서의 진폭이 PZT 1에 비해 PZT 2에서 1배 감소되는 것으로 나타났다.
후속연구
- 변화가 나타났다. 따라서 부착된 압전소자의 위치에 따른 주파수 응답 비교로 진동원과 전달 매체에 대한 예측 및 분석을 할 수 있을 것으로 사료된다.
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