KCI등재
쿨롱마찰을 갖는 단자유도계의 자유진동응답에 관한 닫힌 해 = Closed-Form Solutions to Free Vibration Response of Single Degree of Freedom Systems with Coulomb Friction
저자
발행기관
학술지명
한국전산구조공학회논문집(Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea)
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발행연도
2020
작성언어
Korean
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KCI등재
자료형태
학술저널
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9-16(8쪽)
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The objective of this study is to propose closed-form solutions to the free vibration response of single-degree-of-freedom (SDOF) systems, as part of fundamental research on dynamic systems with Coulomb friction. The motion of a dynamic system with Coulomb friction is described by a nonlinear differential equation, and, due to the variation in the sign of friction force term with the direction of motion, it is difficult to obtain the closed-form solution. To solve this problem, the nonlinear differential equation is directly computed by numerical integration, or an approximated solution is indirectly obtained using a linear differential equation wherein the damping effect due to Coulomb friction is replaced by an equivalent viscous damping term. However, these conventional methods do not provide a closed-form solution from a mathematical point of view. In this regard, closed-form solutions to the free vibration response of SDOF systems with Coulomb friction are derived herein by considering that the sign of the friction force term is reversed in each half-cycle of motion and by expanding it to the entire time history using the power series function. In addition, for a given initial condition, both the number of free vibration half-cycles and the response at the instant when free vibration motion stops are predicted under the condition that the motion of free vibration is stopped when the amplitude of the friction force is higher than that of the restoring force due to stiffness.
더보기본 연구는 쿨롱마찰을 갖는 동적시스템의 기초적인 연구로써 단자유도계의 자유진동응답에 대한 닫힌 해를 제공하는 것을 목적으로 한다. 쿨롱마찰을 포함하는 동적시스템의 운동방정식은 운동방향에 따른 마찰력의 부호변화로 인하여 비선형 미분방정식의 형태로 표현되기 때문에 닫힌 형태의 해를 얻기가 매우 어려운 특성이 있다. 이를 해결하기 위한 기존의 방법으로는 수치적분법에 의해 비선형 미분방정식을 직접 계산하거나 또는, 쿨롱마찰에 의한 감쇠효과를 등가점성감쇠로 치환한 선형 미분방정식을 이용하여 간접적으로 해를 구하는 방법이 사용되고 있다. 그러나 이러한 방법들은 수학적인 측면에서 닫힌 해를 제공하지 않는다. 따라서 본 연구에서는 운동방정식에서 반주기 구간마다 반전되는 마찰력의 부호변화를 고려하고, 이를 멱급수를 이용하여 전 구간으로 확장시킴으로써 쿨롱마찰을 고려한 단자유도계의 자유진동응답에 대해서 수학적으로 닫힌 해를 유도하였다. 또한, 마찰력의 크기가 강성에 의한 복원력의 크기보다 커지는 순간에 자유진동 운동이 정지하는 조건을 이용함으로써 주어진 초기조건에 대해서 예측되는 자유진동 반주기의 수와 운동이 정지하는 순간의 정확한 응답 값을 제안하였다.
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연월일 | 이력구분 | 이력상세 | 등재구분 |
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2028 | 평가예정 | 재인증평가 신청대상 (재인증) | |
2022-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (재인증) | KCI등재 |
2019-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (계속평가) | KCI등재 |
2016-01-01 | 평가 | 등재학술지 선정 (계속평가) | KCI등재 |
2015-12-01 | 평가 | 등재후보로 하락 (기타) | KCI후보 |
2011-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2009-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2007-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2005-05-29 | 학술지명변경 | 외국어명 : 미등록 -> Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea | KCI등재 |
2005-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2002-01-01 | 평가 | 등재학술지 선정 (등재후보2차) | KCI등재 |
1999-07-01 | 평가 | 등재후보학술지 선정 (신규평가) | KCI후보 |
기준연도 | WOS-KCI 통합IF(2년) | KCIF(2년) | KCIF(3년) |
---|---|---|---|
2016 | 0.27 | 0.27 | 0.23 |
KCIF(4년) | KCIF(5년) | 중심성지수(3년) | 즉시성지수 |
0.22 | 0.2 | 0.443 | 0.03 |
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