동적 시스템의 감쇠행렬 추정 = Estimation of Damping Matrices for Dynamic Systems
저자
발행사항
진주 : 경상대학교 대학원, 2010
학위논문사항
학위논문(석사)-- 경상대학교 대학원 : 기계공학과 2010. 2
발행연도
2010
작성언어
한국어
주제어
발행국(도시)
경상남도
형태사항
vi, 37 p. ; 26 cm
일반주기명
지도교수: 이건명
소장기관
Finite element models of dynamic systems can be updated in two stages. In the first stage, mass and stiffness matrices are updated neglecting damping. In the second stage, a damping matrix is estimated with the mass and stiffness matrices fixed. Methods to estimate a damping matrix for this purpose are proposed in this paper. For a system with proportional damping, a damping matrix is estimated using the modal parameters extracted from the measured responses and the modal matrix calculated from the mass and stiffness matrices from the first stage. For a system with non-proportional damping, a damping matrix is estimated from the impedance matrix which is the inverse of the FRF matrix. Only one row or one column of the FRF matrix is measured, and the remaining FRFs are synthesized to obtain a full FRF matrix. This procedure to obtain a full FRF matrix saves time and effort to measure FRFs.
더보기본 연구에서는 유한요소모형의 개선을 2단계로 나누어 수행하였다. 첫 단계에서 는 감쇠를 무시하고 계의 질량행렬과 강성행렬을 개선하고, 두 번째 단계에서는 첫단계에서 구해진 질량, 강성행렬을 고정시키고 감쇠행렬을 구한다. 이 개선과정에서 두 번째 단계에 적용할 수 있는 감쇠행렬 추정 방법을 제안하였다.
감쇠행렬 추정을 위하여 계의 감쇠 특성에 따라 서로 다른 방법을 적용하는데, 비례감쇠 계인 경우에는 모형개선의 첫 단계에서 구한 질량과 강성행렬로부터 구한 모드행렬과 계의 측정한 응답으로부터 추출한 매개변수를 사용하여 감쇠행렬을 추정하였다. 이 방법은 계가 비례감쇠인 경우에 높은 정확도의 감쇠행렬 추정할 수 있었다.
비례감쇠가 아닌 경우에는 FRF행렬의 한 행이나 열을 측정한 다음 이를 모드 해석하여 각 모드에 대한 레지듀를 구하고, 이로부터 측정하지 않은 FRF들을 합성함으로써 전체 FRF행렬을 구한다. 이 전체 FRF행렬의 역행렬인 인피던스 행렬로부터 감쇠행렬을 추정한다. 이 방법을 사용하면 감쇠행렬뿐만 아니라 질량행렬, 강성행렬도 추정할 수 있으나 이 방법은 노이즈에 매우 민감하다는 단점을 가지고 있다. 노이즈가 포함된 실험 또는 시뮬레이션을 여러 회 반복해서 얻은 데이터를 통해 추정한 각각의 감쇠행렬들의 평균감쇠행렬을 구하면 더 정확도가 높은 감쇠행렬을 얻을 수 있었다.
이 연구를 통하여 정확한 감쇠행렬을 추정하여 동적응답특성이 실험과 일치하는 유한요소해석 결과를 얻을 수 있을 것으로 기대하며, 이를 복잡한 구조물이나 실험에 적용하여 보다 정확한 동적응답특성을 예측할 수 있을 것으로 기대한다.
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