[논문]임의의 각으로 연성된 반무한 Mindlin 판의 파동전달해석

박영호

doi:10.5050/ksnve.2014.24.12.999

임의의 각으로 연성된 반무한 Mindlin 판의 파동전달해석
Wave Transmission Analysis of Semi-infinite Mindlin Plates Coupled at an Arbitrary Angle 원문보기

한국소음진동공학회논문집 = Transactions of the Korean society for noise and vibration engineering, v.24 no.12, 2014년, pp.999 - 1006

박영호 (Department of Naval Architecture and Marine Engineering, Changwon National University)

Abstract ▼ AI-Helper

Mindlin plate theory includes the shear deformation and rotatory inertia effects which cannot be negligible as exciting frequency increases. The statistical methods such as energy flow analysis(EFA) and statistical energy analysis(SEA) are very useful for estimation of structure-borne sound of various built-up structures. For the reliable vibrational analysis of built-up structures at high frequencies, the energy transfer relationship between out-of-plane waves and in-plane waves exist in Mindlin plates coupled at arbitrary angles must be derived. In this paper, the new wave transmission analysis is successfully performed for various energy analyses of Mindlin plates coupled at arbitrary angles.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이 논문에서는 고주파수 대역에서 일반적인 형상의 구조물의 신뢰성 있는 소음진동해석을 위해 필수적인 임의의 각으로 연성된 Mindlin 판의 파동전달해석을 수행하였다. 이를 통해 에너지 기반 통계적 해석기법에서 복합구조물의 보다 신뢰성 있는 소음 진동응답 예측이 가능할 것으로 판단된다.

가설 설정

1 kHz이다. 두 평판의 연성각도는 45˚로 가정하였다.

후속연구

에너지흐름해석법(EFA)이나 통계적에너지해석법(SEA)과 같은 에너지 기반 통계적 접근법은 모드밀도가 높은 고주파수 대역 진동해석에 유용한 방법이다. 따라서 1, 2차원 구조 부재인 보와 평판으로 이루어진 복합구조물의 신뢰성 있는 고주파수 대역 진동에너지를 예측하기 위해서는, 고주파수 대역 진동 응답에서 무시할 수 없는 회전관성효과와 전단변형 효과를 반영할 수 있는 Timoshenko 보와 Mindlin 판에 대한 에너지 기반 통계적 해석 기법의 개발이 필수적이다.
이 연구는 임의의 형상의 복합 Mindlin 평판구조물의 에너지 기반 진동 해석을 위해 반드시 필요한 Mindlin 판에서의 면외파와 면내파 사이의 에너지 전달 관계를 유도함으로써 복합 평판구조물의 고주파수 대역 진동 해석의 신뢰성을 높이는 데 기여할것으로 예상된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	주파수가 높아짐으로 인하여 보와 평판의 면외운동에서 어떠한 효과가 중요해집니까?	주파수가 높아짐에 따라 대표적인 구조요소인 보(beam)와 평판(plate)의 면외운동(out-of-plane motion)에서 회전관성효과(rotatory inertia effect)와 전단변형효과(shear distortion effect)가 매우 중요해진다(4~9). 따라서 고주파수 대역에서 고체음(structure borne noise) 전달 예측에 효과적인 통계적에너지해석법이나 에너지흐름해석법은 보다 신뢰성 있는 소음진동응답의 예측을 위해 이와 같은 효과를 반영할 수 있는 Timoshenko 보와 Mindlin 판에 대한 에너지 모델 적용이 반드시 요구된다.
	에너지 기반 통계적 접근법은 어떠한 진동해석에 유용한 방법입니까?	에너지흐름해석법(EFA)이나 통계적에너지해석법(SEA)과 같은 에너지 기반 통계적 접근법은 모드밀도가 높은 고주파수 대역 진동해석에 유용한 방법이다. 따라서 1, 2차원 구조 부재인 보와 평판으로 이루어진 복합구조물의 신뢰성 있는 고주파수 대역 진동에너지를 예측하기 위해서는, 고주파수 대역 진동응답에서 무시할 수 없는 회전관성효과와 전단변형 효과를 반영할 수 있는 Timoshenko 보와 Mindlin 판에 대한 에너지 기반 통계적 해석 기법의 개발이 필수적이다.
	고주파수 대역에서 에너지에 기반한 통계적 방법이 대안으로 여겨지는 이유는?	산업이 발달하고 삶의 질에 대한 관심이 증대함에 따라 고주파수 대역에서의 소음진동현상에 중요성이 증대되고 있다. 하지만 고주파수 대역에서는 시스템 자체 물리적 파라미터(physical parameters)의 불확실성과 모드 밀도(modal density)가 높아지기 때문에 기존 저주파수 대역에서의 유한요소법(FEM)이나 경계요소법(BEM)은 예측 결과의 타당성 측면에서나 해석 비용 측면에서 적절하지 않은 것으로 알려져 있다. 이런 이유로 고주파수 대역에서는 에너지에 기반한 통계적에너지해석법(SEA)이나 에너지흐름해석법(EFA)과 같은 통계적 방법(statistical approach)이 대안으로 여겨지고 있다(1~3).

참고문헌 (9)

Lyon, R. H. and Dejong, R. G., 1995, Theory and Application of Statistical Energy Analysis, Second ed., Butterworth-Heinemann, London.
Wohlever, J. C. and Bernhard, R. J., 1992, Mechanical Energy Flow Models of Rods and Beams, Journal of Sound and Vibration, Vol. 153, No. 1, pp. 1-19.

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Cho, P. E., 1993, Energy Flow Analysis of Coupled Structures, Ph.D. Thesis, Purdue University.
Liew, K. M., Xiang, Y. and Kitipornchai, S., 1995, Research on Thick Plate Vibration: a Literature Survey, Journal of Sound and Vibration, Vol. 180, No. 1, pp. 163-176.

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Nelson, H. M., 1978, High Frequency Flexural Vibration of Thick Rectangular Bars and Plates, Journal of Sound and Vibration, Vol. 60, No. 1, pp. 101-118.

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Park, Y. H. and Hong, S. Y., 2006, Vibrational Energy Flow Analysis of Corrected Flexural Waves in Timoshenko Beam - Part I: Theory of an Energetic Model, Shock and Vibration, Vol. 13, No. 3, pp. 137-165.

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Park, Y. H. and Hong, S. Y., 2006, Vibrational Energy Flow Analysis of Corrected Flexural Waves in Timoshenko Beam - Part II: Application to Coupled Timoshenko Beams, Shock and Vibration, Vol. 13, No. 3, pp. 167-196.

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Park, Y. H. and Hong, S. Y., 2008, Vibrational Power Flow Models for Transversely Vibrating Finite Mindlin Plate, Journal of Sound and Vibration, Vol. 317, No. 3-5, pp. 800-840.

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Park, Y. H., 2013, Wave Transmission Analysis of Co-planar Coupled Semi-infinite Mindlin Plate, Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering, Vol. 23, No. 6, pp. 574-580.

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