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제안 방법
- 접시 스프링은 코일 스프링과는 달리 2, 3 차 강성이 포함되는 비선형 특성이 있다. 따라서 비선형 수치해석이 가능하도록 프로그램을 개발하여 절연 설계를 하였다. 접시 스프링의 경우 적층 방식에 따른 힘-처짐 특성이 달리 나타나므로 그에 따른 설계 인자가 포함되도록 선행연구를 통해 수치해석을 수행하였다.
- 즉, 절연 대상의 하중에 따라 요구되는 강성과 감쇠가 다르며 기계 시스템이 지상에 위치되어 있는가, 동적인 상태를 유지하는가 등의 조건에 의해 요구되는 절연 방식이 다르게 된다. 목적이 정해지면 그에 따른 설계 공간, 즉 절연이 되는 공간에 대한 허용치와 응답 허용치에 맞게 설계를 수행한다. 일반적으로 절연을 위해 사용되는 코일 스프링-댐퍼의 경우 수치적으로 선형적인 계산이 가능하여 널리 쓰여지고 있다.
- 본 연구를 통해 접시 스프링의 적층 방법에 따른 진동/충격 응답 특성에 대한 시뮬레이션 특성을 분석하였다. 적층 방법에 따라 강성의 변화로 변위 및 가속도의 응답 특성이 달라지게 된다.
- 본 연구에서는 기계 시스템의 진동/충격 절연 설계를 목적으로 한정된 하중과 설계 공간의 제약 조건에 따라, 장시간 충격에 대한 절연이 이루어져야 하기 때문에 접시 스프링을 이용한 절연 설계를 하였다. 접시 스프링은 코일 스프링과는 달리 2, 3 차 강성이 포함되는 비선형 특성이 있다.
- 응답인 충격 가속도는 MIL-S-810F 수준에 맞도록 설계하였다. 비선형 수치 해석을 통한 기계 시스템 설계에 알맞은 완충기를 설계하고, 접시 스프링의 적층 방법에 따른 비선형 특성을 분석하여 진동/충격 절연 효과를 분석하였다.
- 설계 가능 공간에 만족하도록 최소 직렬 적층 개수가 결정됨에 따라 접시 스프링의 설계 인자 중 병렬 적층 개수를 증가시켜 시뮬레이션을 수행하였다. 설계 가능 공간에 만족하도록 최대 3 개의 병렬 적층으로 설계 하였다.
- 설계 가능 공간에 만족하도록 최소 직렬 적층 개수가 결정됨에 따라 접시 스프링의 설계 인자 중 병렬 적층 개수를 증가시켜 시뮬레이션을 수행하였다. 설계 가능 공간에 만족하도록 최대 3 개의 병렬 적층으로 설계 하였다.
- 접시 스프링의 경우 적층 방식에 따른 힘-처짐 특성이 달리 나타나므로 그에 따른 설계 인자가 포함되도록 선행연구를 통해 수치해석을 수행하였다. 수치해석을 위해 사용된 입력은 BV-043 에 의거한 Double-Half Sine 파를 사용했으며 응답 허용치의 경우 변위는 특정 수준으로 정하였다. 응답인 충격 가속도는 MIL-S-810F 수준에 맞도록 설계하였다.
- 시뮬레이션에 적용한 외부 입력은 Double half sine 을 사용하였으며 바닥 가진이다. 입력에 대한 결과로써 상대변위와 충격가속도를 구하였으며 접시 스프링의 병렬 적층 개수에 따른 상대변위와 충격가속도의 변화를 살펴보았다.
- 따라서 비선형 수치해석이 가능하도록 프로그램을 개발하여 절연 설계를 하였다. 접시 스프링의 경우 적층 방식에 따른 힘-처짐 특성이 달리 나타나므로 그에 따른 설계 인자가 포함되도록 선행연구를 통해 수치해석을 수행하였다. 수치해석을 위해 사용된 입력은 BV-043 에 의거한 Double-Half Sine 파를 사용했으며 응답 허용치의 경우 변위는 특정 수준으로 정하였다.
대상 데이터
- 따라서 충격 가속도를 높이고 변위를 감소시키는 설계 변경이 필요하다. 시뮬레이션 최대 변위 44.3mm 에 처짐 높이 1.75mm 를 나누면 최소 직렬 적층 개수는 25.3 개 즉, 25 개의 최소 적층 개수가 결정 되었다.
이론/모형
- 시뮬레이션에 적용한 외부 입력은 Double half sine 을 사용하였으며 바닥 가진이다. 입력에 대한 결과로써 상대변위와 충격가속도를 구하였으며 접시 스프링의 병렬 적층 개수에 따른 상대변위와 충격가속도의 변화를 살펴보았다.
- 수치해석을 위해 사용된 입력은 BV-043 에 의거한 Double-Half Sine 파를 사용했으며 응답 허용치의 경우 변위는 특정 수준으로 정하였다. 응답인 충격 가속도는 MIL-S-810F 수준에 맞도록 설계하였다. 비선형 수치 해석을 통한 기계 시스템 설계에 알맞은 완충기를 설계하고, 접시 스프링의 적층 방법에 따른 비선형 특성을 분석하여 진동/충격 절연 효과를 분석하였다.
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