연구실 소개                                      

 

  진동연구실은 한양대학교 대학원 정밀기계공학과 및 두뇌한국21 (BK21) 기계분야 사업단에 소속되어 정진태 교수님의 지도 아래 강체운동을 갖는 구조물의 진동저감에 관한 연구를 수행하고 있다.

 


 

What's Moving Material ?

  이동물질(Moving Materials)이란, 강체운동을 갖는 구조물을 말하며 이는 회전이나 병진운동과 같이 변위가 큰 강체운동으로 이동하면서 탄성변형에 의해 진동하는 구조물을 지칭한다. 강체운동을 갖는 구조물(이동물질)은 회전속도나 이송속도에 큰 영향을 받으므로 강체운동과 탄성변형의 상호연성을 고려하여 해석하고 설계를 수행하여야한다. 또한 강체운동을 하며 진동하는 구조물은 동역학적 관점에서 변위가 큰 운동(overall motion)과 변위가 작은 탄성변형에 의한 진동(vibration)의 합성이므로 기존의 큰 변위를 다루는 다물체 동역학이나 작은 변위를 다루는 유한요소해석 관점에서 접근할 수 없다.  

  따라서 본 연구실에서는 강체운동을 갖는 구조물의 동역학적 해석모델과 시뮬레이션 모델을 개발하여 진동연성을 규명하고 동적 안정성과 진동저감을 확립하는 것을 목적으로 한다

연구내용

  강체운동을 갖는 구조물의 진동 저감기술은 탄성학, 유체역학, 동역학 및 진동학을 기반으로 강체운동과 탄성변형의 상호연성을 고려한 진동해석, 동특성 변경기술, 진동차단 및 방진기술 등이 요구되는 복합기술이며, 강체운동을 하면서 탄성변형에 의한 진동을 하는 핵심부품을 갖는 수많은 제품 및 공정에 응용되는 기반기술이다.

  제안된 기술은 기계/자동차산업, 항공/우주산업, 전자/컴퓨터산업, 제지/섬유산업, 건축설비산업 등 매우 다양한 산업분야에 응용되며 제품의 성능, 신뢰성 및 기술 경쟁력을 좌우하는 핵심 기술이다. 탄성변형에 의해 진동하는 구조물이 회전 혹은 병진운동을 하게 되면 구조물의 동특성, 즉, 고유진동수, 모드형상 등이 정지해 있는 구조물의 경우와 차이를 갖게 된다. 이런 차이는 회전 또는 병진 등의 강체운동의 속도가 증가함에 따라 더욱 커지게 된다. 그리고 강체운동의 속도가 증가함에 따라 고유진동수가 순방향파(forward wave)와 역방향파(backward wave)에 해당하는 두개의 고유진동수가 분할되고 좌굴(buckling) 혹은 플러터(flutter) 등의 동적인 불안정을 보이는 등 여러 가지 복잡한 동적 특성을 보인다. 그리고 회전운동을 갖는 평판의 경우 회전운동에 의한 강성효과(stiffening effect), 면내 및 면외 변위의 연성, 시스템의 비선형 등 복잡한 양상을 보인다. 이러한 현상은 병진운동하며 진동하는 구조물뿐만 아니라, 유체를 이송하는 배관계에서도 유사하게 나타난다.

  따라서, 고속 강체운동을 갖는 구조물을 해석하고 설계할 때, 강체운동과 탄성변형의 연성으로 인한 진동 현상을 반드시 고려해야한다. 그러나 회전/병진운동의 고속화와 더불어 발생하는 진동문제를 기존의 상용프로그램으로 해석하고 설계하는 것이 불가능하기 때문에, 강체운동과 탄성변형의 연성효과를 고려한 모델링, 진동해석기술 개발, 해석소프트웨어 개발 등이 필요하다. 이와 더불어 능동적으로 진동원인을 제거하고 동적 안정성을 확보하는 장치설계 및 제어기술은 제품 및 공정의 저진동/저소음화에 가장 중요한 기술이다.

    

   연구기술의 세부기술 및 핵심성

기술 분야

세부 기술

핵심성

진동해석

강체운동-탄성변형 연성계 진동해석 기술

고정밀화, 고속화, 동특성 개선

유체유동-구조물 연성계 진동해석 기술

동적 안정성 확보, 고효율화

장치설계 및 제어

동흡진기 설계 기술

저진동/저소음화

자동평형장치 설계 기술

저진동화

회전/병진운동 속도 제어 기술

동적 안정화, 가진원 감소

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