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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 최승복
- 발행연도
- 2020
- 저작권
- 인하대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수16
이 논문의 연구 히스토리 (6)
2020
2019
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이 논문에서는 두 가지의 새로운 자기유변 (MR) 댐퍼를 제안한다. 첫째로, 기존 MR 댐퍼의 상용화 문제를 해결하기 위해 영구 자석의 위치만으로 감쇠력을 조율할 수 있는 새로운 유형의 MR 댐퍼(PMMR 댐퍼)를 제안한다. 감쇠력 변화를 증대시키기 위해 제안되는 댐퍼의 구조는 두 개의 자기 회로를 구성하도록 설계되며, 자기 저항이 다른 두 재료를 이용하여 두 개의 회로에서 영구자석의 자속이 위치에 따라 분산될 수 있도록 한다. 나아가 자기 회로의 해석적 모델과 FEM 자기장 해석을 통해, 자기 분산의 타당성과 이에 따라 감쇠력이 조율될 수 있다는 것을 검증한다. 이 후 제안된 댐퍼를 제작하여 감쇠력 평가 실험을 수행하고, 이를 통해 영구자석 피스톤의 위치에 따른 모델의 감쇠력 변화와 자기 분산 개념이 유효함을 검증한다. 또한 PMMR 댐퍼의 실현 가능성을 평가하기 위해 기존 MR 댐퍼와 비교를 바탕으로 반응 시간에 대한 연구를 수행한다. 반응 시간을 평가하기 위해 순간적인 감쇠력 변화가 구현될 수 있도록 PMMR 댐퍼의 설계를 변경하고 크기가 유사한 기존 MR 댐퍼를 제작한다. 반응 시간을 측정하기 위한 실험은 1) 자기 회로의 재료, 2) 감쇠력 변화의 크기 및 3) 피스톤의 가진 주파수 3 가지 영향 요인을 고려하여 수행한다. 나아가 PMMR 댐퍼의 활용성을 정의하기 위해 이를 보행 의족과 세탁기에 적용할 수 있는 구조로 재설계를 진행하고, 실험과 시뮬레이션을 통해 감쇠력 제어와 진동저감 제어가 각각 가능하다는 것을 입증한다.
둘째로, MR 유체의 핀치모드 작동 모드를 특징으로 하는 새로운 MR 댐퍼를 제안한다. MR 유체의 작동모드는 흐름(Flow), 전단(Shear), 압착(Squeeze), 그리고 핀치(Pinch) 모드 4 가지 모드로 구분할 수 있다. 다만 처음 세 가지 모드에 대한 연구는 학술적으로 그 동안 많이 수행되었으나, 가장 최근 제안된 핀치모드에 대한 연구는 상대적으로 보고되지 않았다. 본 연구에서는 학술적인 측면에서 핀치 모드의 수학적 모델을 공식화되고 새로운 감쇠력 프로파일을 구현할 수 있는 핀치 모드 MR 댐퍼가 제안한다. 그리고 그들의 타당성을 수학적 모델과 실험 결과의 비교를 통해 검증한다. 이를 위해, 우선 적절한 자기 회로를 구현할 수 있는 핀치 모드의 모델을 제안하고, 그 모델에서의 자기 세기와 인가된 전류 사이의 관계를 분석한다. 그런 다음, 핀치모드의 유동 운동을 예측하기 위한 수학적 모델은 유속의 준 정적 유동에 기초하여 공식화된다. 제안된 수학적 모델과 핀치 모드 MR 댐퍼의 실험 테스트 결과를 비교하여 수학적 모델과 새로운 댐퍼의 타당성을 입증한다.
둘째로, MR 유체의 핀치모드 작동 모드를 특징으로 하는 새로운 MR 댐퍼를 제안한다. MR 유체의 작동모드는 흐름(Flow), 전단(Shear), 압착(Squeeze), 그리고 핀치(Pinch) 모드 4 가지 모드로 구분할 수 있다. 다만 처음 세 가지 모드에 대한 연구는 학술적으로 그 동안 많이 수행되었으나, 가장 최근 제안된 핀치모드에 대한 연구는 상대적으로 보고되지 않았다. 본 연구에서는 학술적인 측면에서 핀치 모드의 수학적 모델을 공식화되고 새로운 감쇠력 프로파일을 구현할 수 있는 핀치 모드 MR 댐퍼가 제안한다. 그리고 그들의 타당성을 수학적 모델과 실험 결과의 비교를 통해 검증한다. 이를 위해, 우선 적절한 자기 회로를 구현할 수 있는 핀치 모드의 모델을 제안하고, 그 모델에서의 자기 세기와 인가된 전류 사이의 관계를 분석한다. 그런 다음, 핀치모드의 유동 운동을 예측하기 위한 수학적 모델은 유속의 준 정적 유동에 기초하여 공식화된다. 제안된 수학적 모델과 핀치 모드 MR 댐퍼의 실험 테스트 결과를 비교하여 수학적 모델과 새로운 댐퍼의 타당성을 입증한다.
목차
CONTENTS요약문 vABSTRACT viiCONTENTS ixLIST OF TABLES xiLIST OF FIGURES xii1. Introduction 11.1 Research Motivation and Objectives 11.2 State-of the ?Art Review 51.2.1 Permanent Magnet-based MR (PMMR) Damper 51.2.2 Pinch Mode MR Damperr 101.3 Research Scope and Contributions 121.3.1 Permanent Magnet-based MR (PMMR) Damper 121.3.2 Pinch Mode MR Damperr 141.4 Thesis Organization 152. Permanent Magnet based MR Damper 162.1 Design and Damping Forec Characterization 162.1.1 Design and Theoretical Analysis 162.1.2 Experiment Verification and Discussion 362.2 Response Time Evaluation 442.2.1 Experiment Method 442.2.1 Result and Discussion 582.3 Application 742.3.1 Force Control for the Prosthetic Leg Damper 742.3.2 Vibration Control for the Washing Machine Damper 823. Pinch Mode MR Damper 923.1 Mathematical Modeling of MR Fluid Behavior in the Pinch Mode 923.1.1 Magnetic flux density 923.1.2 Quasi-static flow model 993.2 Design of Pinch Mode MR Damper and Experimental Evaluation 1154. Conclusions 1234.1 Permanent Magnet based MR Damper 1234.2 Pinch Mode MR Damper 127References 129
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