표제지
목차
논문개요 12
1. 서론 14
1.1. 연구 배경 14
1.2. 연구 목적 18
1.3. 연구 방법 19
2. 모델과 수치해석법 21
2.1. Maxwell 모델 22
가) Maxwell 모델 이론 23
나) Maxwell 모델의 한계점 25
2.2. 접촉 강성(contact stiffness) 모델 28
가) 접촉 강성 모델 이론 29
나) 접촉 강성 모델의 한계점 30
2.3. 수정 1-자유도(modified 1-DoF) 모델 31
가) 수정 1-자유도(modified 1-DoF) 모델의 운동방정식 32
나) 수정 1-자유도(modified 1-DoF) 모델의 한계점 33
2.4. Runge-Kutta 수치해석법 34
3. 결과 36
3.1. 모델 검증 36
3.1.1. 시간 영역 응답 비교 37
3.1.2. FFT 결과 비교 39
3.2. 모델 선정 41
3.3. MATLAB 시뮬레이션 43
4. 설계 파라미터 도출 53
4.1. 모듈형 진동 센서 데이터의 예시 53
4.2. 설계 파라미터 도출 시뮬레이션 59
5. 결론 68
참고문헌 70
Abstract 72
〈Table 1〉 c=100 Ns/m, k=100 N/m에 대한 결과 49
〈Table 2〉 스프링 강성에 따른 피크 비교 67
〈Fig. 1〉 시간 영역 응답과 주파수 영역 응답 15
〈Fig. 2〉 모듈형 진동 센서 시험장치 16
〈Fig. 3〉 모듈형 진동 센서의 3D 모델(a)과 설계도(b) 21
〈Fig. 4〉 점탄성 모델: Kelvin-Voight 모델(a)과 Maxwell 모델(b) 22
〈Fig. 5〉 질량 요소를 추가하여 수정된 Maxwell 모델 23
〈Fig. 6〉 수정 Maxwell 모델 24
〈Fig. 7〉 Maxwell 모델 응답 그래프: 일정 범위 내의 파라미터로 인한 진동 형태(a), 일정 범위 초과로 양의 방향으로 발산하는 형태(b) 26
〈Fig. 8〉 접촉 강성 모델 28
〈Fig. 9〉 수정 1-자유도 (modified 1-DoF) 모델 31
〈Fig. 10〉 모듈형 진동 센서의 압축량 32
〈Fig. 11〉 Runge-Kutta 방법 35
〈Fig. 12〉 동일한 파라미터 조건에서의 시간 영역 응답 (a) Maxwell 모델, (b) 접촉 강성 모델, (c) 수정 1-자유도 모델 38
〈Fig. 13〉 동일한 파라미터 조건에서의 접촉 강성 모델과 수정 1-자유도 모델의FFT 결과 39
〈Fig. 14〉 외력 적용 시 나타나는 FFT 결과 42
〈Fig. 15〉 피시험체의 진동에 따른 센서의 비접촉 상황 43
〈Fig. 16〉 수정 1-자유도 시스템 미분방정식 함수 코드 44
〈Fig. 17〉 시스템 응답 함수 코드 45
〈Fig. 18〉 초기 변수 설정 코드 46
〈Fig. 19〉 함수 실행 코드 47
〈Fig. 20〉 FFT 보정 코드를 적용하지 않았을 때의 응답 그래프 48
〈Fig. 21〉 c=100 Ns/m 일 때의 FFT 결과 그래프 49
〈Fig. 22〉 고조파에 대한 설명 50
〈Fig. 23〉 필터링 주파수 범위 설정 코드(a)와 주파수 필터링 코드(b) 51
〈Fig. 24〉 필터링한 예시그래프의 형태 52
〈Fig. 25〉 마그네틱 센서 신호의 시간 영역 응답(a-1), FFT(a-2), 모듈형 진동 센서 신호의 시간 영역 응답(b-1), FFT(b-2) 54
〈Fig. 26〉 마그네틱 센서의 FFT 결과(a), 모듈형 진동 센서의 FFT 결과 (b) 56
〈Fig. 27〉 압축량 20 %(a)와 압축량 50 %(b)인 경우의 응답 58
〈Fig. 28〉 시뮬레이션을 위한 미분방정식 함수 코드 59
〈Fig. 29〉 초기 변수와 초기 파라미터 설정 코드 61
〈Fig. 30〉 함수 코드를 실행하기 위한 코드 62
〈Fig. 31〉 압축량 20 % c=10 Ns/m(a), c=30 Ns/m(b), c=50 Ns/m(c), c=70 Ns/m(d), c=90 Ns/m(e), c=110 Ns/m(f) 63
〈Fig. 32〉 압축량 50 % c=10 Ns/m(a), c=30 Ns/m(b), c=50 Ns/m(c), c=70 Ns/m(d), c=90 Ns/m(e), c=110 Ns/m(f) 64
〈Fig. 33〉 압축량 50 %일 때 임의의 외력 함수에 대한 대응 결과 주파수 600 Hz의 배수(a), 1 kHz의 배수(b), 1.5 kHz의 배수(c), 임의 선정(d) 65
〈Fig. 34〉 압축량 50 %, c=10 Ns/m일 때의 결과 그래프 67