임피던스 튜브 내에 설치된 평판의 음파투과해석

김현실,김봉기,김상렬,이성현,Kim, Hyun-Sil,Kim, Bong-Ki,Kim, Sang-Ryul,Lee, Seong-Hyun 한국음향학회 2015 韓國音響學會誌 Vol.34 No.3

본 논문은 단면이 정사각형인 임피던스 튜브 내에 고정된 평판의 STL(Sound Transmission Loss)을 해석적으로 구하는 방법을 다루었다. 평판의 진동과 튜브 내의 음장의 연성거동(coupled motion)을 고려하였는데 평판의 진동과 튜브 음장을 무한 급수의 합으로 전개하였으며 평면파 가정을 이용하여 처음 몇 개의 모드만 고려하여도 충분히 정확한 결과를 얻음을 보였다. 평판은 클램프(clamp) 지지로 가정하였는데 진동 모드는 단면의 가로 및 세로방향 보(beam) 진동 모드의 곱으로 전개하였고 고유진동수는 Rayleigh-Ritz 방법을 이용하여 구하였다. 평판의 STL은 가장 낮은 고유진동수에서 골(dip)을 가지며 주파수가 이보다 작아지면 STL은 커짐을 보였다. 기존 논문의 측정 및 FEM(Finite Element Method) 해석결과와 비교한 결과 잘 일치함을 확인하였다. In this paper, derivation of the STL (Sound Transmission Loss) of a square plate installed in an impedance tube is discussed using an analytic method. Coupled motion of the plate vibration and acoustic field is considered. Vibration of the plate and pressure field inside the tube are expressed in terms of the infinite series of modal functions. Under the plane wave assumption, it is shown that consideration of the first few modes yields sufficiently accurate results. When the boundary of the plate is clamped, vibration mode is assumed as a multiplication of the beam modes corresponding to the crosswise directions. The natural frequencies of the clamped plate are calculated using the Rayleigh-Ritz method. It is found that the STL shows a dip at the lowest natural frequency of the plate, and increases as the frequency decreases below the natural frequency. Comparison of the result in this paper with the STL obtained by measurements and FE computations in the reference shows an excellent agreement.

Effect of Material Type, Support Condition and Cutouts on Rectangular Plate Frequency Analysis

( Tsinuel N. Geleta ),( Kyeongsik Woo ) 충북대학교 건설기술연구소 2016 建設技術論文集 Vol.35 No.1

단순 사각형 평판의 진동문제는 보다 복잡한 구조물의 진동거동을 이해하는데 유용하다. 본 연구에서는 3종류의 재료와 2종류의 경계조건, 그리고 3종류의 컷아웃을 고려한 사각형 평판의 진동해석을 수행하였다. 평판형상은 중앙, 에지 및 모서리에 컷아웃이 있는데 이를 4절점 쉘요소로 모델링 하였다. 등방성과 직교이방성 재료에 따른 효과를 알아보기 위하여 강철 및 알루미늄과 T300/에폭시 적층 라미네이트 재료를 고려하였다. 해석결과 재료의 물성치는 진동형상보다는 진동수에 더 큰 영향을 미치고 있음을 알 수 있었다. 또한 컷아웃이 없는 형상에 비해 모서리 컷아웃을 가진 형상이 진동수 및 진동형상의 관점에서 가장 큰 변화를 보였다. Vibration of simple rectangular plates can be used to get insight of the vibration behavior of more complicated structures. In the present work, frequency analyses were performed in which three types of materials were considered with two types of support condition and three types of cutout positions. Finite element modeling with four node shell elements was used to model the plate. The materials used are steel, aluminium and T700/Epoxy unidirectional laminated composite to demonstrate the effect of isotropic material against orthotropic. For the Cutouts, circular cutouts at the center, edges and corners were placed. The results showed that effect of material type was more significant on the natural frequency than the mode shapes. In terms of the cutouts, the corner cutout had the highest effect on both natural frequency and mode shape change from the pristine model.

관통보와 평판의 연결 구조물에 대한 진동인텐시티 해석

홍석윤,강연식 한국음향학회 2002 韓國音響學會誌 Vol.21 No.1

본 논문에서는 중고주파영역에서의 진동해석기법인 파워흐름해석 법을 보와 평판이 연성된 구조물에 적용하기 위하여 무한보가 무한평판을 수직으로 투과하는 구조물에서의 파워투과반사계수를 파동전달법을 이용하여 구하였다. 이러한 파워투과반사계수를 실제 구조물에 적용하기 위해서는 파워흐름유한요소법으로의 활용이 필요하다. 이를 위해 본 논문에서는 파워투과반사계수를 이용하여 보 평판구조물을 위한 연결요소행렬식을 정립하였으며, 또한 보와 평판요소를 각각 해석할 수 있는 파워흐름유한요소해석 프로그램을 구성하고, 여기에 정립된 보와 평판간의 연결요소 행렬식을 대입하여 보와 평판이 연성된 구조물까지 해석이 가능한 프로그램으로 개발하였다. 이 프로그램을 이용하여 이상화한 선박의 선미부 구조물을 해석한 결과, 선박구조물에서 진동에너지분포를 구할 수 있었고, 진동 인텐시티를 통하여 구조물에서의 파워전달경로를 예측할 수 있었다. The transmission of vibration energy through beam-plate junctions in vibration intensity analysis called power new analysis (PFA) has been studied. PFA is an analytic tool for the prediction of frequency averaged vibration response of built-up structures at medium to high frequency ranges. The power transmission and reflection coefficients between the semi-infinite beam and plate are estimated using the wave transmission approach. For the application of the power coefficients to practical complex structures, the numerical methods, such as finite element method are needed to be adapted to the power flow governing equation. To solve the discontinuity of energy density at the joint, joint matrix is developed using energy flow coupling relationships at the beam-plate joint. Using the joint matrix developed in this paper, an idealized ship stem part is modeled with finite element program, and vibration energy density and intensity are calculated.

농산물 수송 트레일러의 현가장치 진동 분석

홍종호(Hong, Jong-Ho),이성범(Lee, Seong-Beom),박원엽(Park, Won-Yeob),김성엽(Kim, Seong-Yeob),오영근(Yong-Gun Wu) (사)한국생물환경조절학회 2012 생물환경조절학회지 Vol.21 No.4

본 연구에서는 현제 농가에서 사용하고 있는 진동흡수장치가 전혀 없는 트레일러(E)와 트레일러의 적재규격에 적합하게 평판스프링과 쇽업쇼바를 동시에 설계제작한 트레일러(I)를 사용하였다. 트레일러에 360㎏의 배를 4층으로 적재한 상태로 아스팔트 도로 위를 2㎧로 정속 주행하면서 발생된 평균 진동 주파수의 크기를 상호 비교하여 개발된 트레일러의 진동흡수 효과를 비교 분석하였다. 개발한 현가장치를 장착한 개량된 트레일러는 60㎐ 이하와 80㎐ 이하의 주파수에서 기존 트레일러에 비해 진동 가속도의 감소 효과가 매우 크게 나타났다. 기존 트레일러에 비하여 개량된 트레일러에서 평균 진동가속도의 크기는 주파수 영역에 따라서 다르긴 하지만 3분의 1까지 대폭 감소시킬 수 있었다. 후방의 상층에 적재된 농산물일수록 진동가속도의 크기가 높아 부패가 빨리 진행 된다고 보고된 논문과 일치하지 않는 이유는 전 연구자는 적재함의 길이가 14,000㎜이었고 본 시험에서 사용한 적재함은 1,820㎜로 비교적 짧은 것에서 얻어진 결과로 일정한 경향을 찾기가 어려웠던 것으로 판단된다. 모든 주파수의 영역에서 개량된 트레일러가 기존의 트레일러에 비하여는 진동가속도의 크기가 현저히 낮게 나타났다. 특히 40㎐에서 80㎐까지의 주파수대에서 3분의 1로 진동가속도의 크기를 줄일 수 있어서 농산물의 수송 손실을 대폭 감소시킬 수 있을 것으로 판단된다. This study was aimed to minimized the impact force and vibration transmitted to transporting agricultural product from the power tiller trailer by installing vibration absorption device. The vibration absorbable trailer (I) mounted with leaf spring suspension and shock absorber was developed and compared on vibration absorption performance with the existing trailer (E) equipped no vibration absorption device. In order to identify the vibration absorption effect of the trailer developed in this study, the vibration accelerations, occurred during driving on paved road with loading 360 ㎏ of pear, were measured and analyzed using FFT analyzer. The magnitude of average vibration acceleration was decreased highly for the improved trailer mounted with vibration absorption device in comparing with existing trailer in the frequency range under 60 ㎐ and under 80 ㎐. And similar vibration absorption effect was represented for the improved trailer in all frequency range. Especially, in the frequency range between 40 ㎐ and 80 ㎐, the magnitude of vibration acceleration for the improved trailer was decreased with 1/3 times in comparing with existing trailer. So, the transporting loss including damage of agricultural product could be decreased highly by using the improved vibration absorbable trailer mounted with leaf spring suspension and shock absorber simultaneously, designed in this study.

타원형 및 원형 평판의 자유 진동

김찬수 대한기계학회 1992 대한기계학회논문집 Vol.16 No.8

본 연구에서는 Rayleigh-Ritz method를 사용하여 타원형(원형 포함) 평판의 자유 진동 문제를 해석한다. admissible함수로서는 단순 다항식의 곱(products of simple polynomials)을 사용한다. 이 함수는 다항식의 첫 항의 차수를 0,1 또는 2로 함으로써 각각 자유, 단순 지지 또는 고정인 경계 조건을 간편히 처리할 수 있게 하며, 에너지식에 포함된 적분값을 계산함에 있어서 점화식을 유도하여 사용함으로써 계산을 매우 간편히 수행할 수 있게 한다. 본문의 이론 해석은 직교 이방성 타원형 평판에 대해서 제시된다. 그러나 수치 결과는, 이방성의 다양한 조합에 대한 많은 결과를 제시하는 것은 그다지 의미가 없는 관계로, 등방성 평판에 대해서 주어진다. 등방성 평판의 여러 가지 세장비에 대한 결과는 설계 데이터로써 활용될 수 있을 것이다. 덧붙여 대표적으로 세장비가 0.5인 평판에 대해서 nodal pattern이 그림으로 제시된다. While the vibration of circular plates were considered by many researchers, rather less attention is given to elliptical plates. In the present paper, the Rayleigh-Ritz mothod is used to obtain an eigenvalue equation for the free flexural vibration of thin elliptical plates having the classical free, simply suported or clmped boundary condition. Circular plates are included as a special case of the elliptical plates. Products of simple polynomials are used as the admissible functions and a recurrence relationship facilitates the evaluation of the necessary integrals. The analysis is developed for rectilinear orthotropic plates but the numerical results are given for isotropic plates with various aspect ratios.

모서리 응력 특이도를 고려한 다양한 경계조건의 조합을 갖는 마름모꼴형 평판의 엄밀한 진동 해석

김주우,한봉구 한국전산구조공학회 1998 한국전산구조공학회논문집 Vol.11 No.4

본 논문은 고정, 단순, 또는 자유 연단 조건의 네 가지의 다른 조합을 갖는 마름모꼴형 평판의 자유진동 데이터를 처음으로 제시한 연구이다. 본 논문의 주된 관점은 마름모꼴 형 평판 둔각모서리의 휨응력의 특이도를 엄밀히 고려하여 해석하는 것이다. Ritz 방법을 이용하여 수직진동변위를 두 가지 적합 함수식으로 가정하였다. 힌지와 고정, 자유와 고정, 또한 힌지와 자유인 모서리 응력 특이도의 중대한 영향력이 이해될 수 있도록 충분히 큰 1650 둔각모서리를 갖는 마름모꼴형 평판에 대하여 엄밀한 무차원 진동수와 수직변동변위의 전형적인 등고선을 제시하였다.

모서리 응력 특이도를 고려한 다양한 경계조건의 조합을 갖는 마름모꼴형 평판의 엄밀한 진동 해석

김주우,한봉구 한국전산구조공학회 1998 전산구조공학 Vol.11 No.4

본 논문은 고정, 단순, 또는 자유 연단 조건의 네 가지의 다른 조합을 갖는 마름모꼴형 평판의 자유진동 데이터를 처음으로 제시한 연구이다. 본 논문의 주된 관점은 마름모꼴 형 평판 둔각모서리의 휨응력의 특이도를 엄밀히 고려하여 해석하는 것이다. Ritz 방법을 이용하여 수직진동변위를 두 가지 적합 함수식으로 가정하였다. 힌지와 고정, 자유와 고정, 또한 힌지와 자유인 모서리 응력 특이도의 중대한 영향력이 이해될 수 있도록 충분히 큰 1650 둔각모서리를 갖는 마름모꼴형 평판에 대하여 엄밀한 무차원 진동수와 수직변동변위의 전형적인 등고선을 제시하였다.

임의 형상 평판의 고정밀도 고유진동수 추출을 위한 분할영역법 기반 NDIF법 개발

강상욱(Kang, S.W.),윤주일(Yon, J.I.) 한국소음진동공학회 2012 한국소음진동공학회 논문집 Vol.22 No.9

The NDIF method based on a sub-domain technique is introduced to extract highly accurate natural frequencies of arbitrarily shaped plates with the simply-supported boundary condition. The NDIF method, which was developed by the authors for the eigen-mode analysis of arbitrarily shaped plates with various boundary conditions, has the feature that it yields highly accurate natural frequencies thanks to its effective theoretical formulation, compared with other analytical methods or numerical methods(FEM and BEM). However, the NDIF method has the weak point that it can be applicable for only convex plates. It was revealed that the NDIF method offers very inaccurate natural frequencies or no solution for concave cavities. To overcome the weak point, the paper proposes the sub-domain method of dividing a concave plate into several convex domains. Finally, the validity of the proposed method is verified in various case studies, which indicate that natural frequencies obtained by the proposed method are very accurate compared to the exact method and FEM(ANSYS).

지역 극좌표계를 이용한 임의 형상 자유단 평판의 자유진동해석을 위한 무요소법 개발

강상욱(Kang, Sang-Wook) 한국소음진동공학회 2008 한국소음진동공학회 논문집 Vol.18 No.6

A new meshless method for obtaining natural frequencies of arbitrarily shaped plates with the free boundary condition is introduced in the paper. In order to improve the characteristics of convergence and accuracy of the method, a special local polar coordinates system is devised and located for each of nodes distributed along the boundary of the plate of interest. In addition, a new way of decreasing the size of the system matrix that gives natural frequencies of the plate is employed to reduce the amount of numerical calculations, which is needed for computing the determinant of the system matrix. Finally the excellence of the characteristics of convergence and accuracy of the method is shown in several case studies, which indicate that natural frequencies by the proposed method are very accurate and converged swiftly to exact values as the number of boundary nodes increases.

임의의 방향 점가진력에 의한 연성 평판 진동의 파워흐름해석

최재성,길현권,홍석윤 한국소음진동공학회 2001 한국소음진동공학회 논문집 Vol.11 No.6

The power flow analysis (PFA) has been performed to analyze the vibration of coupled plates excited by a point force in an arbitrary direction. The point force generates the out-of-plane vibration associated wish flexural waves and the in-plane vibration associated with longitudinal and shear waves. The energy governing equation for each type of waves was introduced and solved to Predict the vibrational energy density and intensity generated by the out-of-plane and in-plane components of the point force in an arbitrary direction. The wave transmission approach was used to consider the mode conversion at the joint of the coupled plates. Numerical results for vibrational energy density and intensity on the coupled plates were presented. Comparison of the results by PFA with exact results showed that PFA can be an effective tool to predict the spatial variation of the vibrational energy and intensity on the coupled plates at high frequencies.