초록 ▼

기계시스템의 동적 특성을 해석하고 소음, 진동문제를 해결하기 위하여 수행하는 모드시험에서는 시스템을 가진하며 응답으로서 변위(또는 가속도)를 측정하는 방식이 일반적이다. 그러나 변형률과 응력은 시스템의 주관심대상이 되는 응답형태임에도 불구하고 시스템의 응답으로서 변형률을 측정하는 모드시험방법은 거의 활용되고 있지않다.본 연구에서는 외팔보의 이론적 해석을 통하여 가진력과 변형률응답사이의 주파수응답함수를 구함으로써 변형률 모드시험에 관한 이론을 확인하였다. 변형률 주파수응답함수로부터 기존의 모드매개변수 추정방법을 사용하여

기계시스템의 동적 특성을 해석하고 소음, 진동문제를 해결하기 위하여 수행하는 모드시험에서는 시스템을 가진하며 응답으로서 변위(또는 가속도)를 측정하는 방식이 일반적이다. 그러나 변형률과 응력은 시스템의 주관심대상이 되는 응답형태임에도 불구하고 시스템의 응답으로서 변형률을 측정하는 모드시험방법은 거의 활용되고 있지않다.본 연구에서는 외팔보의 이론적 해석을 통하여 가진력과 변형률응답사이의 주파수응답함수를 구함으로써 변형률 모드시험에 관한 이론을 확인하였다. 변형률 주파수응답함수로부터 기존의 모드매개변수 추정방법을 사용하여 모드매개변수를 추정할 수 있슴을 보였고,이 모드시험을 통하여 변형률 모드형뿐만아니라 변위 모드형도 구할 수 있슴을 보였다.외팔보에 대하여 충격해머로 가진하고 스트레인게이지를 사용하여 변형률을 측정하는변형률 모드시험을 수행하였다. 측정된 주파수응답함수의 코히어런스는 가속도계를 사용하여 응답을 측정하는 경우에 비하여 낮았으나, 이 주파수응답함수로부터 추정한 모드매개변수는 해석적인 결과와 잘 일치하였다. 가진기를 사용하여 가진하였을 때에도 주파수응답함수의 코히어런스는 낮았고, 특히 random 신호를 사용하였을 때 더욱 낮았다.그러나 이 경우에도 비교적 정확한 모드해석을 할 수 있었다. 가속계의 위치를 변화시켜가며 응답을 측정하는 모드시험에서는 가속도계의 질량으로 인하여 가속도계의 위치에 따라시스템의 특성이 변화하므로 정확한 모드해석을 할 수 없었으나, 스트레인게이지를 이용한변형률 모드시험에서는 스트레인게이지의 위치를 변화시켜가며 응답을 측정하여도 이러한현상이 나타나지 않았다.스트레인게이지를 이용한 변형률 모드시험을 통하여 기존의 방법으로써 구하던 모든 모드매개변수를 구할 수 있다. 또한 스트레인게이지는 값이 싸고, 사용하기 간편하며 특별한장비를 요구하지 않기 때문에 변형률 모드시험방법은 기존의 모드시험법에 대한 하나의 대안이 될 수 있다.스트레인게이지는 다른 접촉식 변위(또는 가속도)센서와 달리 구조물에 부하영향을 미치지않고, 간섭함이 없이 변형률응답을 측정할 수 있으므로 변형률 모드시험방법은 특히 가볍고정교한 시스템의 모드시험에 적합하다.

Abstract ▼

Modal testing is performed to analyze dynamic characteristics ofmechanical Systems and troubleshoot noise and vibration problems. Modal testing isperformed by exciting a structure and measuring the excitation force anddisplacement(or acceleration) response. However, a modal tes

Modal testing is performed to analyze dynamic characteristics ofmechanical Systems and troubleshoot noise and vibration problems. Modal testing isperformed by exciting a structure and measuring the excitation force anddisplacement(or acceleration) response. However, a modal testing method measuringstrain responses is seldom utilized even if strains and stresses are the prime parametersof interest.In this research, frequency response functions(FRFs) of a cantilever beam betweenthe excitation forces and the strain responses were obtained through a theoreticalanalysis. By examining the FRFs, theories concerning strain modal testing wereverified. It was shown that all the modal parameters could be estimated from strainFRFs using an existing modal parameter estimation method, and that displacement modeshapes as well as strain mode shapes could be obtained by the strain modal testingmethod.Strain modal testing was performed on a cantilever beam using an impact hammerand strain gauges. The values of the coherence function were relatively low comparedwith the case in which accelerometers were used. However, the modal parametersestimated from the strain FRFs agreed well with the analytical results. When anexciter was used for excitation, the values of the coherence function were still low,especially for random excitation signals. In this case, relatively accurate modalparameters were estimated also. In a modal testing with accelerometers, thecharacteristics of a structure varied due to the mass of an accelerometer according toits mounted position. Consequently, accurate modal analysis could not be performed.However, this phenomenon did not happen during a strain modal testing with straingauges because the mass of a strain gauge in negligible.Since all the modal parameters can be estimated by the strain modal testingmethod, it can be an alternative to conventional modal testing methods. Moreover themethod has several advantages. Strain gauges are easy to handle and inexpensive.The method is suitable for testing of small and light-weight structures since the massof a strain gauge is negligible.

목차 Contents

• I. 서론...7
• II. 이론적 배경...9
• III. 시뮬레이션...11
• IV. 실험...26
• V. 결론...52
• Reference...54
• 연구수행관련 논문발표목록서...56
• 자체평가서...57