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정현파로 가진한 강제진동 해석과 응답특성
Response Characteristics of Forced Vibration Model with Sinusoidal Exciting Force 원문보기

융합정보논문지 = Journal of Convergence for Information Technology, v.10 no.7, 2020년, pp.131 - 137  

김종도 (중원대학교 산학협력단) ,  윤문철 (부경대학교 기계설계공학과)

초록
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가진 정현파 강제력에 의한 강제 진동의 특성이 연구되었고 또한, 주파수 영역에서 FRF의 수치 분석을 자세히 수행하였다. 이와 관련하여 강제 진동 모델에서 변위, 속도 및 가속도의 응답을 구하였다. 고유 주파수 주변의 실수부와 허수부의 FRF 특성도 각 경우에 따라 구하였다. 시간 영역에서의 강제 진동의 응답분석은 정현파 강제 진동의 특성을 식별할 수 있다. 변위, 속도 및 가속도 등의 응답을 얻기 위해 Runge-Kutta-Gill 방법의 수치해석 기법을 수행하여 강제력 주파수에 따른 응답을 얻었고 이 주파수는 응답에 큰 영향을 미치지 않았다. 또한, FRF는 강제 진동의 고유 특성을 나타내고 있으며 이러한 강제 진동 모델의 각 감쇠 조건에서 이러한 응답분석을 성공적으로 자세하게 얻을 수 있었다. 상이한 질량, 감쇠 및 강성에 대한 수치 분석 후, 정현파 강제력에 의한 강제 진동 응답 특성을 강제력의 진폭 및 주파수를 동시에 고려하여 분석되었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The characteristics of forced vibration with excited sinusoidal force was introduced. Also, numerical analyses and FRF in frequency domain were performed in detail. In this regard, the responses of displacement, velocity and acceleration were investigated in a forced vibration model. The FRF charact...

주제어

#가진력   #강제진동   #주파수응답함수   #고유주파수   #나이키스트선도  

표/그림 (7)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 현재까지 이러한 내용에 대한 구체적인 결과는 여러가지 서적[3,10]에서 간단하게 소개되고 있으며 자세한 결과물은 매우 드물다고 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 이 강제진동의 경우 발생되는 응답 특성을 시스템 질량, 감쇠계수 및 스프링 강성에 따라 어떤 결과가 나타나는지 알아보고자 하였다. 자동차 강제진동의 사전 연구로 외부의 힘을 진폭과 주파수를 갖는 동적인 외부 가진력으로 가정하여 그 응답 특성을 알아보았고, 우선 자유진동인 경우의 시스템 특성을 나타내는 결과를 얻고 이를 기반으로 외부가진력에 의하여 나타나는 변위, 속도, 가속도의 응답 특성을 자세히 분석하고자 하였다.
  • 본 연구는 1 자유도 시스템에서 일반적으로 사용되는 감쇠 정도에 외부에서 동적인 정현파 강제력이 가해질 때 그 진동시스템의 거동 특성을 알아보기 위한 기초 연구로 시작되었다. 본 연구에서는 보다 구체적인 결과를 비교 분석하여 감쇠에 따른 시스템 특성을 좀 더 구체적으로 밝히고자 하였다[1,2].
  • 본 연구는 1 자유도 시스템에서 일반적으로 사용되는 감쇠 정도에 외부에서 동적인 정현파 강제력이 가해질 때 그 진동시스템의 거동 특성을 알아보기 위한 기초 연구로 시작되었다. 본 연구에서는 보다 구체적인 결과를 비교 분석하여 감쇠에 따른 시스템 특성을 좀 더 구체적으로 밝히고자 하였다[1,2]. 기계 구조물이나 자동차 시스템에서 감쇠원의 종류도 중요하지만 주어진 시스템에서 여러 가지 외부의 동적인 힘을 고려한 그 시스템 응답 특성을 알 수 있다면 그 시스템에서 고유 특성을 보다 자세히 알아 볼 수 있다.
  • 차후에는 자동차에 가해지는 외부 힘을 다른 가진력으로 가정하여 실제 자동차 모델의 거동을 연구하고자 하며, 주어진 외부의 힘이 있는 강제진동 모델에서 변위, 속도 및 가속도 응답을 수치해석으로 구하였고 감쇠에 따른 시스템의 진동특성을 분석하였다. 본 연구에서는 주파수 영역 분석을 통하여 실수부와 허수부, 파워 스펙트럼 등의 FRF, 나이키스트 선도 등도 동시에 구하여 감쇠에 따른 진동시스템을 이해하기 쉽도록 그 분석을 구체적으로 비교 분석하여 특성을 판단하고자 하였다.
  • 속도와 가속도의 신호를 이용하여 구할 수 있고 그 결과는 변위를 이용하여 구한 FRF의 결과들과 같은 특성을 얻었고, 이후부터는 가장 특이한 특성을 나타내는 변위로만 그 거동을 분석하고자 하였다. 시스템의 점성 감쇠 효과는 Fig.
  • 따라서 본 연구에서는 이 강제진동의 경우 발생되는 응답 특성을 시스템 질량, 감쇠계수 및 스프링 강성에 따라 어떤 결과가 나타나는지 알아보고자 하였다. 자동차 강제진동의 사전 연구로 외부의 힘을 진폭과 주파수를 갖는 동적인 외부 가진력으로 가정하여 그 응답 특성을 알아보았고, 우선 자유진동인 경우의 시스템 특성을 나타내는 결과를 얻고 이를 기반으로 외부가진력에 의하여 나타나는 변위, 속도, 가속도의 응답 특성을 자세히 분석하고자 하였다. 또한, 감쇠 효과에 대한 기본 개념을 이해하기 위하여 감쇠비와 주파수에 대한 그 응답 특성, 시간 응답, 파워 스펙트럼 및 나이 키스트 선도 등을 분석하여 1 자유도 진동시스템을 자세하게 전체에 걸쳐 체계적으로 분석하고자 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
강제진동 연구에 필요한 가장 선행 기본 연구는 무엇인가? 또한, 바닥에서 차체에 주어지게 되는 힘에 따라 그 자동차 전체에서 일어나는 응답 특성은 자유진동과 달리 불안정한 강제진동특성이라고 할 수 있다. 따라서 이러한 강제진동 연구에 필요한 가장 선행 기본 연구[8,9]로서 정현파 강제 진동을 우선적으로 연구하게 되었다. 현재까지 이러한 내용에 대한 구체적인 결과는 여러가지 서적[3,10]에서 간단하게 소개되고 있으며 자세한 결과물은 매우 드물다고 할 수 있다.
기계 구조물의 자동차 시스템 고유 특성을 알아보기 위해 필요한 것은 무엇인가? 본 연구에서는 보다 구체적인 결과를 비교 분석하여 감쇠에 따른 시스템 특성을 좀 더 구체적으로 밝히고자 하였다[1,2]. 기계 구조물이나 자동차 시스템에서 감쇠원의 종류도 중요하지만 주어진 시스템에서 여러 가지 외부의 동적인 힘을 고려한 그 시스템 응답 특성을 알 수 있다면 그 시스템에서 고유 특성을 보다 자세히 알아 볼 수 있다. 따라서 모든 동적인 힘은 그 크기와 주파수를 갖고 있으므로 가진될 때 그 동적 힘의 진폭과 주파수 등에 따라 시스템의 응답 거동이 자유진동의 경우와 달리 어떻게 나타나는가를 알아볼 필요가 있다[4-7].
자동차 전체에서 일어나는 응답 특성을 알아보기 위해 선행되어야하는 연구는 무엇인가? 또한, 바닥에서 차체에 주어지게 되는 힘에 따라 그 자동차 전체에서 일어나는 응답 특성은 자유진동과 달리 불안정한 강제진동특성이라고 할 수 있다. 따라서 이러한 강제진동 연구에 필요한 가장 선행 기본 연구[8,9]로서 정현파 강제 진동을 우선적으로 연구하게 되었다. 현재까지 이러한 내용에 대한 구체적인 결과는 여러가지 서적[3,10]에서 간단하게 소개되고 있으며 자세한 결과물은 매우 드물다고 할 수 있다.
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참고문헌 (13)

  1. J. D. Kim, M. C. Yoon, S. J. Kim & B. S. Yang. (2010). Mode Analysis of Uncoupled System. Journal of Korean Society of Manufacturing Process Engineers, 9(3), 35-41. 

  2. J. D. Kim & M. C. Yoon. (2010). Mode Analysis of Coupled System. Journal of Korean Society of Manufacturing Process Engineers, 9(3), 28-34. 

  3. C. Steven Chapra. (2010). Applied Numerical Methods with MATLAB for Engineers and Scientists : McGraw-Hill. 

  4. M. C. Yoon, J. D. Kim & K. H. Kim. (2006). Parametric modelling of uncoupled system. Journal of Korean Society of Manufacturing Process Engineers, 5(3), 36-42. 

  5. M. C. Yoon, J. D. Kim & B. T. Kim. (2006). Parametric modelling of coupled system. Journal of Korean Society of Manufacturing Process Engineers, 5(3), 43-50. 

  6. K. Kanazawa & K. Hirata. (2005). Parametric estimation of the cross-power spectral density. Journal of Sound and Vibration, 282, 1-35. DOI : 10.1016/j.jsv.2004.02.009 

    상세보기 crossref

  7. S. M. Kay. (1990). Modern spectral estimation: theory and application : Prentice-Hill. 

  8. L. Gaul. (1999). The influence of damping on waves and vibrations. Mechanical Systems and Signal Processing, 13(1), 1-30. DOI : 10.1006/mssp.1997.0185 

    상세보기 crossref

  9. L. Ljung & T. Glad. (1999). Modeling of Dynamic Systems : Prentice-Hill. 

  10. Y. Altintas. (2000). Manufacturing Automation : Cambridge University. 

  11. S. S. Rao. (2011). Mechanical Vibrations(5th edition) : Prentice-Hill. 

  12. M. Prandina. (2010). Spatial Damping Identification, PhD thesis, University of Liverpool. 

  13. S. Nakamura. (1995). Applied Numerical Methods in C : Prentice Hall. 

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