In this study, a bistable energy harvester (BEH) with a piecewise potential function is proposed to improve its energy harvesting performance. A mathematical model of the piecewise BEH (PWBEH) system is established first and a series of numerical simulation are performed, based on the developed model, in order to investigate the nonlinear dynamic behaviors and energy-harvesting performance of the system. The analysis results for the proposed PWBEH system are compared with a conventional BEH (CBEH). The frequency response results show the stiffness-softening interwell motion of the PWBEH, due to the piecewise potential energy function, which is contrary to the stiffness-hardening behavior of the CBEH. Such softening behavior of interwell motion tends to reduce the operating frequency of the BEH, while significantly increasing the output power. This observation indicate that the introduction of the piecewise potential function to a BEH would be beneficial to the system design for enhancing enegy-harvesting performance at the cost of redundant frequency band, which depends on the characteristics of environmental vibration sources.

대상으로 하는 시스템의 입출력신호에 근거하여, 시스템의 수학적 모델을 결정하는 것을 총칭하여 시스템식별이라 한다. 본 논문에서는 지진응답 관측치를 입출력신호로 하여 조건부대치를 최적치로 판단하는 비선형근사필터법을 사용한 건축구조물의 지진응답추정 및 파라미터식별에 관하여 논한다. 비선형근사필터법에 의한 건축구조물식별의 유효성의 적용성을 판단하기 위해, 진동대를 사용하여 강구조시험체의 진동실험을 행하고 결과적으로 얻어진 시험체의 수학적 모델에 대한 지진응답 수치해석결과와 진동실험에서의 관측기록을 비교하여 본 식별법의 타당성을 보인다.

합리적인 기기의 활률론적 지진위험도 평가를 위해서는 모델의 동특성에 대한 보다 현실적인 정보가 제공되어야 한다. 이 연구에서는 심한 비선형 동적 거동을 보일 것으로 예상되는 철제 전기 캐비넷의 동특성 시험결과 및 분석 절차를 제시하였다. 특히, 이 연구에서는 가진 강도의 크기에 따른 동특성의 비선형 집중분석하고, 그 비선형성의 원인을 고찰하였다. 시험 결과 및 이 논문에 제시된 분석 절차를 이용하여 시험체의 동특성이 효과적으로 도출될 수 있으며, 대상 시험체는 가진 강도에 따라 심한 비선형 거동을 함을 입증하였다. 비선형성의 원인은 일반적인 재료 비선형이라기 보다는 각 부품들의 마찰력과 기하학적인 비선형성에 기인함을 발견하였다. 또한, 캐비넷 형식의 기긱에 대한 합리적인 내진안전성 평가를 위해서는 각 방향별로 서로 다른 감쇠값을 적용할 것을 추천하였다. 또한, 캐비넷 형식의 기기에 대한 합리적인 내진안전성 평가를 위해서는 각 방향별로 서로 다른 감쇠값을 적용할 것을 추천하였다.

본 연구에서는 진동-충격 영향을 고려한 비선형 해석을 통하여 스탑퍼의 유/무에 따른 켄틸레버형 압전 에너지 하비스터의 응답 특성을 해석하였다. 실험을 통하여 각 케이스에 따라 발생하는 전력을 측정하여 스탑퍼의 유/무가 압전 에너지 하비스터의 동적 특성에 미치는 영향을 분석하였다. 본 연구에서 제안한 압전 에너지 하비스터 모델은 1차 모드에서 공진주파수가 9Hz에서 8Hz로 감소했고 에너지 발생 효율은 저항이 800㏀에서 0.42mW가 0.58mW로 향상 되었다. 연구결과를 토대로 스탑퍼는 효율적인 변위제어를 통하여 취성 재료인 압전세라믹의 내구성을 향상 시키고 보호하는 역할을 함을 알 수 있었다.