음의 강성 시스템을 이용한 차량 구조물의 진동 저감 및 응답 해석

Abstract

본 논문에서는 다양한 분야에 활용이 가능한 음의 강성 시스템의 진동 특성을 분석하고 이를 이용하여 차량 구조물의 진동을 저감하는 방안에 대해 연구를 제시하였다. 비선형 특성을 가진 음의 강성 시스템을 분석하기 위해 해석 모델을 구축하였다. 해석 모델을 통해 변위 따른 시스템의 하중 변화와 강성 변화를 도출하였고 음의 강성 구조가 정적인 강성 변화 없이 시스템의 동적 강성을 낮출 수 있다는 것을 확인하였다.

여러 프레임이 결합 되어 있는 복합 구조물의 진동을 저감하기 위해 음의 강성 시스템을 적용하였고 시스템의 특성 분석을 위해 Operating Deflection Shape(ODS)을 측정하였다. 특성 분석을 통해 복합 구조물의 주요 모드를 도출하였고 모드 특성을 고려한 음의 강성 시스템을 적용하였다. 실제 차량의 음의 강성 시스템을 적용하기 위해 유한요소(FEM) 해석 모델을 구축하였고 해석 모델의 신뢰성을 높이기 위해 빔 전달함수법을 이용하여 실제 지지부의 동적 강성을 도출하였다. 복합 구조물의 해석 모델을 통해 음의 강성 시스템이 적용된 시스템의 진동 저감 효과를 확인하였다. 해석을 통해 도출한 저감효과를 검증하기 위해 실제 차량 복합 구조물에 음의 강성 시스템을 적용하였고 탑승자의 조건과 에어컨의 작동 등의 다양한 차량 조건에서 시스템의 진동 저감 효과를 검증하였다.

본 연구를 통해 음의 강성 시스템을 이용하여 정적인 강성 변화 없이 동적인 강성을 제어하여 진동을 효과적으로 저감하는 방안에 대해 도출하였다.