초록 ▼

□ 연구개요
이 연구는 회전하는 복합재료로 만들어진 보 구조물의 동특성을 평가할 수 있는 시스템을 구축하고 회전속도에 따른 구조물의 동특성 변화를 분석하는 것으로 실제 구조물들의 경우 회전부에 완벽한 고정조건을 부여할 수 없기 때문에 탄성적으로 지지된 경계조건을 부여하여 실제 문제에서 회전하는 구조물들의 평가를 보다 정확하게 할 수 있는 방법론을 개발하는 것이다.
또한 개발된 수치적 방법의 검증을 위하여 선행연구에서 제시된 동특성 해석 결과와 비교 하여 방법론의 정확성을 검증하고 연구의 확장을 통하여 보 요소의 길이를 따

□ 연구개요
이 연구는 회전하는 복합재료로 만들어진 보 구조물의 동특성을 평가할 수 있는 시스템을 구축하고 회전속도에 따른 구조물의 동특성 변화를 분석하는 것으로 실제 구조물들의 경우 회전부에 완벽한 고정조건을 부여할 수 없기 때문에 탄성적으로 지지된 경계조건을 부여하여 실제 문제에서 회전하는 구조물들의 평가를 보다 정확하게 할 수 있는 방법론을 개발하는 것이다.
또한 개발된 수치적 방법의 검증을 위하여 선행연구에서 제시된 동특성 해석 결과와 비교 하여 방법론의 정확성을 검증하고 연구의 확장을 통하여 보 요소의 길이를 따라 계단진 보 구조물의 동특성 평가를 위한 전달행렬법을 개발하는 것이다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구의 목표는 굽힘 변위와 비틀림 변위의 연성문제를 고려하여 탄성경계조건을 가지는 복합재료 오일러-베르누이 보 구조물의 동특성을 평가할 수 있는 전달행렬을 개발하는 것이 1차년도의 목표이며, 회전하는 복합재료 오일러-베르누이 보 구조물의 동특성을 평가할 수 있는 전달행렬법을 개발 하는 것이 2차년도의 목표이다. 또한, 1차년도와 2차년도에 개발된 전달행렬법을 기초하여 탄성경계조건을 가지는 회전하는 복합재료 오일러-베르누이 보 구조물의 동특성 평가를 위한 전달행렬 방법을 개발하는 것이 3차년도의 연구목표이다.
복합재료 보 요소들의 수치적 모델에 대해 개발 목표로 하는 보 요소는 기존의 전달행렬법인 점질량과 강성행렬을 사용하여 요소의 숫자에 의존하여 수치해석 결과의 정확도가 변화하는 방법이 아니라 1개의 요소만으로도 요구하는 수의 고유진동수를 정확하게 추출할 수 있는 전달행렬법을 개발하는 것이다.
연구 결과물은 본 연구에서 목표로 하는 것과 같이 굽힙변위와 비틀림 변위의 연성문제를 고려하여 1개의 요소만으로도 정확한 결과를 산출할 수 있는 복합재료 보구조물의 수치적 모델을 개발하였다. 또한, 양단에서의 경계조건을 고정조건을 사용한 완전 고정이 아닌 회전 스프링, 비틀림 스프링 및 병렬스프링으로 이루어진 탄성지지로 양단의 고정조건을 모델링함으로써 실제 공학문제에서 보다 효율적으로 사용할 수 있는 수치적 모델을 개발하였다.
선행연구에서 제시된 결과들과의 비교를 통하여 복합재료 보요소의 동특성 평가를 위하여 개발된 전달행렬의 정확도를 검증하였고 방법론의 우수성을 논증하였다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
회전하는 복합재료 계단 보 구조물의 동특성 평가를 위하여 개발된 전달행렬법은 1개의 요소로도 요구하는 수의 정확한 고유진동수를 얻을 수 있고, 회전스프링과 병진스프링, 비틀림 스프링을 사용하여 지지부에서의 구속조건을 탄성지지로 모델링할 수 있다.
회전체 구조물 중 터빈 로터 샤프트와 펌프와 같은 축계통의 샤프트들의 동특성을 평가하기 위한 유용한 수치적 방법으로 사용될 수 있고 유한요소 기반의 동특성 평가 수치모델을 대체할 수 있다. 따라서, 앞서 언급된 회전 축계로 구성된 기계시스템의 고유진동수와 모드형상을 평가하기 위하여 적용할 계획이다.
유한요소기반의 수치해석 방법들은 요소의 수에 비례하여 요소 행렬의 크기가 증가하기 때문에 요소의 수에 관계없이 동일한 크기의 행렬의 사용하는 전달행렬은 복잡한 시스템의 동특성 평가를 위한 강력한 수치적 방법으로 사용될 수 있다.
특히, 1개의 요소로도 정확한 결과들을 산출할 수 있는 현재의 방법은 기존의 전달행렬법에 비하여 단면의 크기가 변화는 부분에서 요소를 분할하면 되기 때문에 기존의 전달행렬법에 비하여 동특성 평가를 위하여 필요한 요소의 수를 크게 줄일 수 있어 수치적 평가를 위한 단순함과 편의성을 제공한다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 11
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 11
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 11
• 3) 목표 달성 수준 ... 11
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 12
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 12
• 6. 자체점검표 ... 13
• 7. 참고문헌 ... 13
• 끝페이지 ... 21