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회전 디스크 브레이크의 스퀼소음에 대한 선형안정성 연구
Linear Stability Analysis of a Rotating Disc Brake for Squeal Noise 원문보기

한국소음진동공학회논문집 = Transactions of the Korean society for noise and vibration engineering, v.19 no.10 = no.151, 2009년, pp.1092 - 1098  

강재영 (공주대학교 기계자동차공학부)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The squeal propensity of an automotive disc brake system is studied in the theoretical and computational manner. The rotating disc is in contact with two stationary pads and the nonlinear friction is engaged on the contact surface. The friction-coupled equations of motion are derived in the finite e...

주제어

#디스크 브레이크   #브레이크 스퀼소음   #모드 연성   #자이로스코픽   #평면 모드  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이 연구에서는 실제 자동차 디스크 브레이크 모델을 이용하여 이론을 병행한 수치해석적 방법으로 스퀼 소음을 분석하는 방법을 제시하였다. 명확한 마찰 모델을 이용한 디스크-패드간 마찰연성모델을 구축하여 체계적인 스퀼 연구를 가능토록 하였다. 이 연구를 통해 브레이크 스퀼은 디스크 회전속도에 큰 영향을 받는다는 점을 확인하였다.
  • 이 연구는 상기 제시된 스퀼 통합모델을 실물 브레이크 시스템에 적용하는 사례로 FE 구현 방법 및 스퀼 해석법을 제공하였다. 회전속도에 대한 스퀼 영향도 뿐만 아니라 전반적인 스퀼 메커니즘을 운동방정식에서 설명하였고, 스퀼 모드의 진동형태를 형상화(mode-shape visualization)하여 보여줌으로써 이해를 도왔다.
  • 이 연구에서는 실제 자동차 디스크 브레이크 모델을 이용하여 이론을 병행한 수치해석적 방법으로 스퀼 소음을 분석하는 방법을 제시하였다. 명확한 마찰 모델을 이용한 디스크-패드간 마찰연성모델을 구축하여 체계적인 스퀼 연구를 가능토록 하였다.
  • 자동차용 디스크 브레이크 시스템에서 속도 Ω로 회전하는 디스크(rotating disc)와 고정된 브레이크 패드(stationary pad)간 마찰이 작용할 때 발생하는 스퀼소음(squeal noise) 특성을 연구한다.

가설 설정

  • 자동차용 디스크 브레이크 시스템에서 속도 Ω로 회전하는 디스크(rotating disc)와 고정된 브레이크 패드(stationary pad)간 마찰이 작용할 때 발생하는 스퀼소음(squeal noise) 특성을 연구한다. 패드의 마찰면(contact surface)은 균일한 접촉강성(contact stiffness) kc을 갖고 있고, 패드의 백 플레이트(back-plate) 역시 균일한 면압(contact pressure) po에 의해 디스크와의 초기 접촉력(preload) No을 갖는다고 가정한다. 실제 디스크 스퀼 문제에서의 회전속도는 저속이므로 구심력(centrifugal force)은 무시한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
본 논문에서, 자동차용 브레이크 스퀼(squeal) 연구는 어떤 문제 중 하나라고 하였는가? 자동차용 브레이크 스퀼(squeal) 연구는 자동차 역사와 함께 한 오래되고 관심을 많이 받아 온 진동문제 중 하나이다. 그에 대한 리뷰논문집도 근래에 종종 출판되어왔다(1~2).
자동차용 브레이크 스퀼(squeal) 연구 중 널리 사용되는 것은? 그에 대한 리뷰논문집도 근래에 종종 출판되어왔다(1~2). 특히 Nack(3~4)에 의해 소개된 유한요소(FE) 접촉마찰모델과 그에 대한 복소수해석법(5)(complex eigenvalue analysis)은 현재까지 널리 사용되는 스퀼해석법이다. 이를 통해 진동모드간 연성(mode-coupling)이 스퀼소음을 발생시킨다고 알려져 있다.
복소수해석법의 복소수해에 대한 결과론적 접근의 한계는? 이를 통해 진동모드간 연성(mode-coupling)이 스퀼소음을 발생시킨다고 알려져 있다. 하지만 이러한 복소수해석법의 복소수해에 대한 결과론적 접근은 메커니즘 자체를 연구하는데 한계가 있다. 또한 브레이크 스퀼현상은 회전속도나 마찰특성에 밀접한 관계가 있는데, 복소수해석법은 이러한 연관성을 설명하지 못한다.
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참고문헌 (11)

  1. Kinkaid, N. M., O’Reilly, O. M., Papadopoulos, P., 2003, “Automotive Disc Brake Squeal,” Journal of Sound and Vibration, Vol. 267, pp. 105-166 

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  2. Ouyang, H., Nack, W., Yuan, Y., Chen, F., 2005, 'Numerical Analysis of Automotive Disc Brake Squeal : a Review,' International Journal of Vehicle Noise and Vibration. Vol. 1, pp. 207-231 

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  3. Nack, W., Joshi, A. M., 1995, “Friction Induced Vibration: Brake Moan,” Technical Report, 951095, SAE, Warrendale, PA 

  4. Nack, W., 2000, “Brake Squeal Analysis by Finite Elements,” International Journal of Vehicle Design. Vol. 23, pp. 263-275 

  5. Kwon, S. J., Kim, C. J., Lee, D. W., Lee, B. H., Na, B.C., Kim, H. C., 2006, “A study on the Analysis of Squeal Noise for Brake Design,” Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering, Vol. 16, No. 8, pp. 830-839 

    원문보기 상세보기 crossref

  6. Kang, J., Krousgrill, C. M., Sadeghi, F., 2008, “Dynamic Instability of a Thin Circular Plate with Friction Interface and its Application to Disc Brake Squeal,” Journal of Sound and Vibration. Vol. 316, pp. 164-179 

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  7. Kang, J., Krousgrill, C. M., Sadeghi, F., 2009, “Analytical Formulation of Mode-coupling Instability in Disc-pad Coupled System,” International Journal of Mechanical Science. Vol. 51, pp. 52-63 

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  8. Kang, J., Krousgrill, C. M., Sadeghi, F., 2009, “Comprehensive Stability Analysis of Disc Brake :Gyroscopic, Negative Slope and Mode-coupling Instability,” Journal of Sound and Vibration, Vol. 324, pp. 387-407 

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  9. Kang, J., Krousgrill, C. M., Sadeghi, F., 2009, “Wave Pattern Motion and Stick-slip Limit Cycle Oscillation of a Disc Brake,” Journal of Sound and Vibration. Vol. 325, pp. 552-564 

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  10. Kang, J., 2009, “Squeal Analysis of Gyroscopic Disc Brake System based on Finite Element Method,” International Journal of Mechanical Science, Vol. 51, pp. 284-294 

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  11. Kang, J., Choi, S., 2007, “Brake Dynamometer Model Predicting Brake Torque Variation due to Disc Thickness Variation,” Journal of Automobile Engineering. Vol. 221, pp. 49-55 

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