A Study on the Vibration Control of Laminated Composite Plate by Using the Anisotropic Piezoelectric Materials
Jeoung-Yeul Yu, Woo-Young Kang, Seung-Jo Kim
이방성 압전재료를 이용한 복합재료 평판의 진동 제어에 관한 연구
유정열(통상산업부), 강우영(공군사관학교), 김승조(서울대학교 항공우주공학과)
Abstract
압전재료인 PVDF의 이방성을 이용하여 PVDF를 복합재 적층판에 분포 작동기로 사용할 경우 혼합 구조물 설계기법에 대한 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 복합재 적층판뿐 아니라 앞전 필름도 하나의 층(lamina)으로 간주하여 평판의 운동방정식을 유도하였으며 혼합 구조물의 진동제어가 수행되었다. 압전 작동기의 효율성을 고찰하기 위해 전 모달 제어성 지수를 제시하였다. 이 지수는 구조물의 고유 진동 모드와 압전 작동기에 의한 변형 형상간의 상관관계를 보여준다. 선형 최적 제어기법을 적용하여 구조물의 특정 진동모드에 대한 제어를 수행하였으며 그 결과로 시스템의 개회로 및 폐회로 반응을 살펴보았다. 진동 제어 결과, 압전 작동기의 효율성을 제시된 전 모달 제어성 지수를 이용하면 적절히 예측할 수 있었다. 또한 일반적인 압전 작동기 이용법으로는 불가능했던 비틀림 모드와 굽힘과 비틀림이 연성된 모드를 복합재와 압전 필름의 적층각을 적절히 조합함으로써 제어할 수 있었다.
압전재료인 PVDF의 이방성을 이용하여 PVDF를 복합재 적층판에 분포 작동기로 사용할 경우 혼합 구조물 설계기법에 대한 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 복합재 적층판뿐 아니라 앞전 필름도 하나의 층(lamina)으로 간주하여 평판의 운동방정식을 유도하였으며 혼합 구조물의 진동제어가 수행되었다. 압전 작동기의 효율성을 고찰하기 위해 전 모달 제어성 지수를 제시하였다. 이 지수는 구조물의 고유 진동 모드와 압전 작동기에 의한 변형 형상간의 상관관계를 보여준다. 선형 최적 제어기법을 적용하여 구조물의 특정 진동모드에 대한 제어를 수행하였으며 그 결과로 시스템의 개회로 및 폐회로 반응을 살펴보았다. 진동 제어 결과, 압전 작동기의 효율성을 제시된 전 모달 제어성 지수를 이용하면 적절히 예측할 수 있었다. 또한 일반적인 압전 작동기 이용법으로는 불가능했던 비틀림 모드와 굽힘과 비틀림이 연성된 모드를 복합재와 압전 필름의 적층각을 적절히 조합함으로써 제어할 수 있었다.