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실험 오차가 주파수 응답함수에 미치는 영향
The Effects of Measurement Errors on Frequency Response Functions(FRFs) 원문보기

한국실천공학교육학회논문지 = Journal of Korean Institute for Practical Engineering Education, v.3 no.1, 2011년, pp.45 - 50  

정해일 (한국기술교육대학교 기계정보공학부)

초록
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유한요소 해석(FEA: finite element analysis)의 발달로 복잡한 기계나 자동차 및 구조물에 대해서도 상세한 진동해석을 할 수 있게 되었다. 그러나, 복잡한 구조물을 정확하게 모형화하기 어렵고, 특히 접합부의 강성과 감쇠 특성을 알기 어렵고, 복잡한 형상을 단순화하는 과정에서 발생하는 오차 등의 이유로 유한요소해석 결과는 부정확할 수 있다. 반면에 실제 구조물의 실험 데이터로부터 추출한 실험적 모드해석(modal testing) 결과는 상세하지는 않지만 정확하다고 볼 수 있다. 그러나 실험 결과가 구조물의 진동 특성을 정확하게 나타낸다는 가정은 여러 가지 측정 오차로 인하여 정확하지 않을 수 있다. 이 논문에서는 실험적 모드해석의 기본이 되는 FRF(frequency response function; 주파수 응답함수)의 측정에 영향을 미치는 오차들을 측정 오차와 신호처리 오차로 구분하여 각각에 대해 세밀히 살펴보고, 그러한 오차들을 감소함으로써 보다 정확한 FRF를 구하는 방법에 대해서 고찰해보았다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Despite the highly sophisticated development of finite element analysis, a finite element model for structural dynamic analysis can be inaccurate or even incorrect due to the difficulties of correct modelling, uncertainties on the finite element input data and geometrical oversimplification, while t...

주제어

#Frequency Response Function   #FEA   #Modal Testing   #Measurement errors  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 구조물의 비선형 효과를 줄이는 방법 중 하나는 가진 시 랜덤(random) 가진(excitation)을 사용하여 이러한 효과를 랜덤화시키는 것이다. 그리고, FRF를 구할 때 평균 횟수를 증가시켜 랜덤화된 효과를 상쇄시키는 것이다.
  • 이 논문에서는 실험적 모드해석의 근간이 되는 FRF의 측정에 영향을 미치는 오차들을 살펴보고, 그러한 오차들을 감소함으로써 보다 정확한 FRF를 측정할 수 있는 여러 가지 방법을 제시하였다.
  • 그러나 실험 결과가 구조물의 진동 특성을 정확하게 나타낸다는 가정은 여러 가지 측정 오차로 인하여 정확하지 않을 수 있다. 이 논문에서는 실험적 모드해석의 기본이 되는 FRF(frequency response function; 주파수 응답함수)의 측정에 영향을 미치는 오차들을 측정 오차와 신호처리 오차로 구분하여 각각에 대해 세밀히 살펴보고, 그러한 오차들을 감소함으로써 보다 정확한 FRF를 구하는 방법에 대해서 고찰하고자 한다.

가설 설정

  • 푸리에 변환(Fourier transformation)을 컴퓨터로 처리하기 위해 개발된 DFT(discrete Fourier transformaton) 알고리즘은, 변환하고자 하는 신호는 시간 창문(time window)의 주기를 가지고 있다고 가정한다[2]. 이 가정이 엄격히 만족되지 않으면 한 주파수 성분의 에너지가 인접한 주파수로 누설되는 현상이 발생한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
가진기와 구조물을 연결하는 스팅어는 어떤 형상을 가져야하는가? 이 문제를 해결하는 방법은 스팅어(stinger)를 이용하여 가진기와 구조물을 연결하는 것이다. 스팅어는 축강성이 매우 커 가진력을 구조물에 정확히 전달하고, 횡강성이 매우 작아 모멘트 전달을 최소화 할 수 있는 형상을 가져야 한다[4, 5].
FEA의 단점은 무엇인가? 유한요소 해석(FEA: finite element analysis)의 발달로 복잡한 기계나 자동차 및 구조물에 대해서도 상세한 진동해석을 할 수 있게 되었다. 그러나, 복잡한 구조물을 정확하게 모형화하기 어렵고, 특히 접합부의 강성과 감쇠 특성을 알기 어렵고, 복잡한 형상을 단순화하는 과정에서 발생하는 오차 등의 이유로 유한요소해석 결과는 부정확할 수 있다. 반면에 실제 구조물의 실험 데이터로부터 추출한 실험적 모드해석(modal testing) 결과는 상세하지는 않지만 정확하다고 볼 수 있다.
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