[논문]배관 진동저감 마찰 지지대 최적 위치 선정

허재석; 장용훈; 백승훈

doi:10.7776/ask.2022.41.6.680

배관 진동저감 마찰 지지대 최적 위치 선정
Optimum positioning of friction support for vibration reduction in piping system 원문보기

한국음향학회지= The journal of the acoustical society of Korea, v.41 no.6, 2022년, pp.680 - 690

허재석 (부산대학교 기계공학부) , 장용훈 (연세대학교 기계공학부) , 백승훈 (부산대학교 기계공학부)

초록
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일반적으로 배관에서 발생하는 진동은 배관을 파손시키는 문제를 넘어 배관 파손으로 유발되는 다른 위험한 문제의 원인이 된다. 배관 진동의 원인 분석과 이를 줄이기 위한 수많은 연구들이 존재하는데, 그 중 마찰 지지대를 이용한 배관 진동저감에 대한 연구가 소수 진행되고 있다. 하지만 마찰 지지대에 관한 연구들은 마찰 지지대 성능 예측과 평가에만 집중하였고, 지지대 설치 위치에 따라 달라지는 마찰 지지대의 효과는 고려하지 않았다. 따라서, 본 연구에서는 마찰 지지대의 설치 위치에 따른 배관 진동 저감 효과를 입증하고 전체 시스템의 진동을 줄이기 위한 마찰 지지대 위치 선정 방법을 제시한다. 설계단계에서 최적화 방법을 효과적으로 적용하기 위해 선형 해석으로만 마찰 지지대의 최적 위치를 예측하고, 설계된 마찰 지지대를 시간 영역 해석을 통해 방법론의 타당성을 입증하였다. 또한, 배관 시스템에서 마찰 지지대의 우수한 진동 저감 효과를 정량적으로 해석하여, 지지대 설치 위치를 예측하는 방법의 효용성을 증명하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Vibrations in the pipe system trigger fatigue-related issues and lead to fatal other problems caused by pipe damage. There are numerous studies to analyze and reduce the cause of pipe vibration, among which a small number of studies are being conducted on pipe vibration reduction using friction supports. The study of friction supports, however, focused only on predicting and evaluating the performance of the friction supports and seldomly considered the design perspective of the install location of the supports. Therefore, this study intends to suggest the optimization process for finding the best installation region of friction support to attenuate the vibration of entire piping system. The optimal position of the friction support is predicted only by linear analysis to guarantee optimization efficiency in the design process. The designed friction support location is verified by time domain analysis.

주제어

표/그림 (15)

그림 Fig. 1. (Color available online) The finite element model of piping system.
그림 Fig. 2. The average amplitude of piping system for harmonic excitation.
그림 Fig. 3. The first mode shape of piping system.
표 Table 1. The constraint direction of support.
그림 Fig. 4. (Color available online) Schematics of friction support.
그림 Fig. 5. (Color available online) Friction surface contact status.
그림 Fig. 6. The contact model of linear support.
그림 Fig. 7. The displacement distribution of contact nodes in vertical direction at the first natural frequency.
그림 Fig. 8. The displacement distribution of contact nodes in parallel direction at the first natural frequency.
그림 Fig. 9. (Color available online) The displacement distribution of contact nodes in the normal direction to the contact surface at the first natural frequency.
그림 Fig. 11 The amplitude reduction ratio per cycle.
그림 Fig. 10. (Color available online) The displacement distribution of contact nodes in the parallel direction to the contact surface at the first natural frequency.
그림 Fig. 12. The energy dissipation per cycle.
그림 Fig. 13. The response of piping system with or without friction.
그림 Fig. 14. The amplitude ratio of piping system with 3rdfriction support.

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