• Title/Summary/Keyword: 비공진 진동

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A Study on Improvement of Torsional Vibration Characteristics of a Driveline Using a Module-Type-Vibration Analysis System (모듈형 진동 해석시스템을 이용한 구동계 비틀림 진동 특성 개선에 관한 연구)

  • Kim, Ki-Sei;Hwang, Won-Gul
    • Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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    • v.16 no.2 s.95
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    • pp.183-193
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    • 1999
  • In the previous study, a module-type vibration analysis system using modular approach is developed for the purpose of analyzing the torsional vibration of vehicle driveline. In the present paper, the system is utilized to investigate the torsional vibration of the driveline of a middle duty truck. The driveline with driving condition is modeled and the torsional vibration response is simulated. The resonance 45Hz is found at engine speed 900rpm and the resultant vibration is very high. It shows favorable agreements with reference data. The effects of parameter change on torsional vibration are also investigated, so it is clarified that clutch characteristics, axle shaft stiffness are very influential on reduction of vibratio. So the countermeasure is proposed for the clutch characteristics. The reduction of torsonal vibration by 8rad/sec is obtained.

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Electro-Mechanical Modeling and Performance Analysis of Floating Wave Energy Converters Utilizing Yo-Yo Vibrating System (요요 진동시스템을 이용한 가동물체형 파력 발전 시스템의 기계-전기 통합해석 모델링 및 성능 해석)

  • Sim, Kyuho;Park, Jisu;Jang, Seon-Jun
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.39 no.1
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    • pp.79-87
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    • 2015
  • This paper proposes a floating-type wave energy conversion system that consists of a mechanical part (yo-yo vibrating system, motion rectifying system, and power transmission system) and electrical part (power generation system). The yo-yo vibrating system, which converts translational input to rotational motion, is modeled as a single degree-of-freedom system. It can amplify the wave input via the resonance phenomenon and enhance the energy conversion efficiency. The electromechanical model is established from impedance matching of the mechanical part to the electrical system. The performance was analyzed at various wave frequencies and damping ratios for a wave input acceleration of 0.14 g. The maximum output occurred at the resonance frequency and optimal load resistance, where the power conversion efficiency and electrical output power reached 48% and 290 W, respectively. Utilizing the resonance phenomenon was found to greatly enhance the performance of the wave energy converter, and there exists a maximum power point at the optimum load resistance.

Model on the Capillary Action-Induced Dynamics of Contact Lens (모세관 작용에 의한 콘택트 렌즈의 운동 모델)

  • Kim, Dae-Soo
    • Journal of Korean Ophthalmic Optics Society
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    • v.6 no.2
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    • pp.85-97
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    • 2001
  • A mathematical model was proposed to analyze the damped motion of contact lens which is initially displaced from the equilibrium position. The model incorporates the differential equations and their numerical solution program, based on the formulations of restoring force arising from the capillary action in the tear-film layer between the lens and cornea. The model predicts the capillary action induced surface tension, time dependence of displacement of lens when it is released from the equilibrium position. It seems that the motion of lens is similar to the typical over-damped oscillation caused by the large viscous friction in the liquid layer between the cornea and lens. The effect of variables such as base curves, lens diameters and thickness of tear film layer were illustrated by the computer simulation of the derived program. The time required for the lens to return to the original position increases as the liquid layer thickness increases and it decreases as the diameter of lens increases. With the certain value of base curve the time interval is found to be minimum. The free vibrations of lenses were also simulated varying the parameters such as base curve, diameter, layer thickness. The resonant frequencies are inversely proportional to the liquid layer thickness and it increases as the lens diameter increases. The resonant frequency of lens has a maximum when the diameter is of certain value. If the external impulse or force of the same frequency as the natural frequency of contact lens acted on the cornea in vivo it may cause an excessive movement and thus it might cause the distortion 10 the lens or be pulled off the eye.

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Linear Analysis and Non-linear Analysis with Co-Rotational Formulation for a Cantilevered Beam under Static/Dynamic Tip Loads (정적 및 동적 하중을 받는 외팔보 거동에 관한 선형 및 CR 정식화 비선형 예측의 비교)

  • Ko, Jeong-Woo;Bin, Young-Bin;Eun, Won-Jong;Shin, Sang-Joon
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.28 no.5
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    • pp.467-475
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    • 2015
  • In this paper, the behaviour of a cantilevered beam was predicted to examine the difference between linear and non-linear static, dynamic analysis for a structure by using CR nonlinear formulation. Then, external transverse static and dynamic loads were applied at the free tip of the beam. Classical theories were used for the present linear analysis and co-rotational dynamic FEM program was used for the present nonlinear analysis. In the static analysis, effects of the load for the beam deflection were observed in both linear and nonlinear analysis. Then, normalized displacement at the tip of the beam was predicted for different frequency ratio and a significant difference was obtained in the vicinity of the resonant frequency. In addition, effects of frequency and time for the beam deflection were investigated to find the frequency delay.

휨 구조의 압전 마이크로-켄틸레버를 이용한 진동 에너지 수확 소자

  • Na, Ye-Eun;Park, Hyeon-Su;Park, Jong-Cheol
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2014.02a
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    • pp.476-476
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    • 2014
  • 서론: 저 전력 소모를 필요로 하는 무선 센서 네트워크 관련 기술의 급격한 발달과 함께 자체 전력 수급을 위한 진동 에너지 수확 기술에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 다양한 구조와 소재를 압전 외팔보에 적용하여 제안하고 있다. 그 중에서도 진동 기반의 에너지 수확 소자는 주변 환경에서 쉽게 진동을 얻을 수 있고, 높은 에너지 밀도와 제작 방법이 간단하다는 장점을 가지고 있어 많은 분야에 응용 및 적용 가능하다. 기존 연구에서는 2차원적으로 진동 에너지 수확을 위한 휜 구조의 압전 외팔보를 제안 하였다. 휜 구조를 갖는 압전 외팔보는 각각의 짧은 두 개의 평평한 외팔보가 일렬로 연결된 것으로 볼 수 있다. 하나의 짧고 평평한 외팔보는 진동이 가해지면 접선 방향으로 응력이 생겨 최대 휨 모멘텀을 갖게 된다. 그러므로 휜 구조를 갖는 외팔보는 진동이 인가됨에 따라 길이 방향과 수직 방향으로 진동한다. 하지만, 이 구조는 수평 방향으로 가해지는 진동에 대한 에너지를 수확하기에는 한계점을 가진다. 즉, 3축 방향에서 임의의 방향에서 진동 에너지를 수확하기는 어렵다. 본 연구에서는 3축 방향에서 에너지를 효율적으로 수확할 수 있도록 헤어-셀 구조의 압전 외팔보 에너지 수확소자를 제안한다. 제안된 소자는 길이 방향과 수직 방향뿐만 아니라 수평 방향으로도 진동하여 임의의 방향에서 진동 에너지를 수확할 수 있다. 구성 및 공정: 제안하는 소자는 3축 방향에서 임의의 진동을 수확하기 위해서 길이를 길게 늘이고 길이 방향을 따라 휘어지는 구조의 헤어-셀 구조로 제작하였다. 외팔보의 구조는 외팔보의 폭 대비 길이의 비가 충분히 클 때, 추가적인 자유도를 얻을 수 있다. 그러므로 헤어-셀 구조의 에너지 수확 소자는 기본적인 길이 방향, 수직방향 그리고 수평방향에 더불어 추가적으로 뒤틀리는 방향을 통해서 3차원적으로 임의의 주변 진동 에너지를 수확하여 전기적인 에너지로 생성시킬 수 있다. 제작된 소자는 높은 종횡비를 갖는 무게 추($500{\times}15{\times}22{\mu}m3$)와 길이 방향으로 길게 휜 압전 외팔보($1000{\times}15{\times}1.7{\mu}m3$)로 구성되어있다. 공정 과정은 다음과 같다. 먼저, 실리콘 웨이퍼 위에 탄성층을 형성하기 위해 LPCVD SiNx를 $0.8{\mu}m$와 LTO $0.2{\mu}m$를 증착 후, 각각 $0.03{\mu}m$$0.12{\mu}m$의 두께를 갖는 Ti와 Pt을 하부 전극으로 스퍼터링한다. 그리고 Pb(Zr0.52Ti0.48)O3 박막을 $0.35{\mu}m$ 두께로 졸겔법을 이용하여 증착하고 상부 Pt층을 두께 $0.1{\mu}m$로 순차적으로 스퍼터링하여 형성한다. 상/하부 전극은 ICP(Inductively Coupled Plasma)를 이용해 건식 식각으로 패턴을 형성한다. PZT 층과 무게 추 사이의 보호막을 씌우기 위해 $0.2{\mu}m$의 Si3N4 박막이 PECVD 공정법으로 증착되고, RIE로 패턴을 형성된다. Ti/Au ($0.03/0.35{\mu}m$)이 E-beam으로 증착되고 lift-off를 통해서 패턴을 형성함으로써 전극 본딩을 위한 패드를 만든다. 초반에 형성한 실리콘 웨이퍼 위의 SiNx/LTO 층은 RIE로 외팔보 구조를 형성한다. 이후에 진행될 도금 공정을 위해서 희생층으로는 감광액이 사용되고, 씨드층으로는 Ti/Cu ($0.03/0.15{\mu}m$) 박막이 스퍼터링 된다. 도금 형성층을 위해 감광액을 패턴화하고, Ni0.8Fe0.2 ($22{\mu}m$)층으로 도금함으로써 외팔보 끝에 무게 추를 만든다. 마지막으로, 압전 외팔보 소자는 XeF2 식각법을 통해 제작된다. 제작된 소자는 소자의 여러 층 사이의 고유한 응력 차에 의해 휨 변형이 생긴다. 실험 방법 및 측정 결과: 제작된 소자의 성능을 확인하기 위하여 일정한 가속도 50 m/s2로 3축 방향에 따라 입력 주파수를 변화시키면서 출력 전압을 측정하였다. 먼저, 소자의 기본적인 공진 주파수를 얻기 위하여 수직 방향으로 진동을 인가하여 주파수를 변화시켰다. 그 때에 공진 주파수는 116 Hz를 가지며, 최대 출력 전압은 15 mV로 측정되었다. 3축 방향에서 진동 에너지 수확이 가능하다는 것을 확인하기 위하여 제작된 소자를 길이 방향과 수평 방향으로 가진기에 장착한 후, 기본 공진 주파수에서의 출력 전압을 측정하였다. 진동이 길이방향으로 가해졌을 때에는 33 mV, 수평방향으로 진동이 인가되는 경우에는 10 mV의 최대 출력 전압을 갖는다. 제안하는 소자가 수 mV의 적은 전압은 출력해내더라도 소자는 진동이 인가되는 각도에 영향 받지 않고, 3축 방향에서 진동 에너지를 수확하여 전기에너지로 얻을 수 있다. 결론: 제안된 소자는 3축 방향에서 진동 에너지를 수확할 수 있는 에너지 수확 소자를 제안하였다. 외팔보의 구조를 헤어-셀 구조로 길고 휘어지게 제작함으로써 기본적인 길이 방향, 수직방향 그리고 수평방향에 더불어 추가적으로 뒤틀리는 방향에서 출력 전압을 얻을 수 있다. 미소 전력원으로 실용적인 사용을 위해서 무게추가 더 무거워지고, PZT 박막이 더 두꺼워진다면 소자의 성능이 향상되어 높은 출력 전압을 얻을 수 있을 것이라 기대한다.

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Demonstration of Magnetoelectric Coupling Measurement at Off-Resonance and Resonance Conditions in Magnetoelectric Composites (자기전기복합체의 비공진 및 공진 상태에서의 자기전기 결합 특성 평가 방법)

  • Patil, Deepak Rajaram;Ryu, Jungho
    • Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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    • v.35 no.4
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    • pp.333-341
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    • 2022
  • Magnetoelectric (ME) composites are comprised of magnetostrictive and piezoelectric phases. Lots of theoretical and experimental works have been done on ME composites in the last couple of decades. The output performance of ME composites has been enhanced by optimizing the constituent phases, interface layer, dimensions of the ME composites, different operating modes, etc. However, the detailed information about the characterization of ME coupling in ME composites is not provided yet. Therefore, in this tutorial paper, we are giving an insight into the details of measurements of ME voltage coefficient of ME composites both at off-resonance and resonance conditions. A symmetric type Gelfenol/PMN-PZT/Gelfenol ME composites were fabricated by sandwiching (011) 32-mode PMN-PZT single crystal between two Galfenol plates by epoxy bonding are used for the example of ME coupling measurement. The details about the experimental setup used for the measurement of ME voltage coefficient are provided. Furthermore, a step-by-step measurement of ME voltage coefficient using computerized program is demonstrated. We believe the present experimental measurement details can help readers to understand the concept of ME coupling and its analysis.

Development of Cable Excitation System for Evaluating Dynamic Characteristics of Stay Cables (사장교 케이블 동특성 평가를 위한 케이블 가진시스템 개발)

  • Kim, Nam-Sik;Jeong, Woon;Seo, Ju-Won;Ahn, Sang-Sup
    • Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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    • v.7 no.4
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    • pp.71-79
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    • 2003
  • As a critical member of cable-stayed bridges, stay cables play on important role of supporting the entire structure. Traffic, wind or rain-wind induced vibrations of stay cables would be a major cause of degrading both safety and serviceability of the bridge. One of the effective alternatives to solve this problem is to employ the cable dampers. In order to design the cable damper optimally, it is necessary to exactly estimate the dynamic characteristics of the existing cables. To achieve more reliable dynamic properties of stay cables, precise excitations inducing forced vibration are needed. Therefore, in this study, a cable excitation system(exciter) controlled digitally was developed. And to evaluate the performance of the cable exciter developed, a solution of the differential equation of cable motion considering the exciter was derived, Using the cable exciter, sine sweeping and resonance tests on a cable model were carried out to obtain the dynamic characteristics effectively.

A Study on the Nonlinear Normal Mode Vibration Using Adelphic Integral (Adelphic Integral을 이용한 비선형 정규모드 진동 해석)

  • Huinam Rhee;Joo, Jae-Man;Pak, Chol-Hui
    • Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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    • 2001.11b
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    • pp.799-804
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    • 2001
  • Nonlinear normal mode (NNM) vibration, in a nonlinear dual mass Hamiltonian system, which has 6th order homogeneous polynomial as a nonlinear term, is studied in this paper. The existence, bifurcation, and the orbital stability of periodic motions are to be studied in the phase space. In order to find the analytic expression of the invariant curves in the Poincare Map, which is a mapping of a phase trajectory onto 2 dimensional surface in 4 dimensional phase space, Whittaker's Adelphic Integral, instead of the direct integration of the equations of motion or the Birkhotf-Gustavson (B-G) canonical transformation, is derived for small value of energy. It is revealed that the integral of motion by Adelphic Integral is essentially consistent with the one obtained from the B-G transformation method. The resulting expression of the invariant curves can be used for analyzing the behavior of NNM vibration in the Poincare Map.

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Nonlinear Vibrations of Piezoelectric Microactuators in Hard Disk Drives (하드디스크 드라이브용 압전형 마이크로 액추에이터의 비선형 진동 특성)

  • Jeong, Deok-Yeong;Lee, Seung-Yeop;Kim, Cheol-Sun
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.25 no.12
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    • pp.2002-2008
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    • 2001
  • Nonlinear vibration characteristics of a piezoelectric-type micro actuator used for hard disk drives are experimentally studied. The nonlinear characterisitics include hysteresis, superharmonic resonance, jump phenomenon, and shifting of natural frequencies. The vibration modes and frequencies of the commercial actuator of the Hutchinson's Magnum series are measured using a laser vibrometer. From harmonic excitation to the PZT acturator, we observe interesting hysteresis patterns with 3 times input frequency. It is shown that the micro actuator has the typical 3 times superhamonic resonances coupled to the first torsional and sway modes of the suspension.

Non-linear Phenomenon in the Response of Circle Cantilever Beam (원형 외팔보의 응답에서의 비선형 현상)

  • Kim, Myung-Gu;Lee, Heung-Shik;Cho, Chong-Du
    • Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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    • v.15 no.4 s.97
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    • pp.445-451
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    • 2005
  • This paper is the result of a experimental study about non-linear one to one modal coupling of a flexible circular cantilever beam which was transversely excited with harmonic excitation. It was proved that 2 order jumping in out of plane was caused by jump phenomenon in in-plane of flexible circular cantilever beam, because of non-linear coupling. In addition, cantilever beam showed hardening spring characteristics in in-plane and softening spring characteristics in out-of-plane.