층류 경계층 내 반구에 의해 유기되는 말굽와류를 흡입 제어했을 때 후류영역에서의 마찰저항 변화를 측정하였다. 이를 위해 회류수조에서 유동가시화를 실시하여 최적의 자유유속, 반구 크기 및 흡입제어 구멍 크기를 결정하였고, 반구 후류영역에 설치된 평판과 연결된 동력계로 표면 마찰저항 감소를 측정하는 실험을 수행하였다. 평판에 설치된 반구 전방에는 유입 유동에 의해 반구를 감싸는 말굽와류가 생성되며 그 주위 와도 방향에 의해 후류영역으로는 빠른 유속의 유동이 유입되어 머리핀 와류 생성을 촉진시킨다. 따라서 반구 전방에 생성되는 말굽와류 세기를 흡입 제어에 의해 약화시킴으로써 반구 좌우측으로 길게 형성된 유속방향 와류가 후류영역으로 공급하는 에너지는 감소하게 된다. 즉, 반구 전방의 말굽와류를 제어함으로써 후류영역으로부터 생성되는 헤어핀 와류 발생 주파수가 줄어 들게 된다. 염료 주입을 이용한 유동 가시화 영상을 해석한 결과로 머리핀 와류의 발생 빈도가 흡입제어에 의해 36.4 % 감소되었고, 후류 영역에서 측정된 표면 마찰저항은 2.3 % 감소되는 것으로 나타났다.

본 연구에서는 마찰력에 따른 TMD의 작동-정지조건과 각 조건에 따른 운동방정식을 정리하고, TMD의 마찰계수가 풍진동 제어성능에 미치는 영향을 수치해석을 통하여 확인하였다. 일반적인 하중과 달리 풍하중은 크기와 방향의 변화가 크기 때문에 TMD 는 마찰력에 의하여 작동-정지상태를 반복하게 되므로, TMD의 마찰계수를 주요 변수로 설정하였다. 또한 외부하중의 크기, 구조물의 진동수, TMD의 질량비도 매개변수로 설정하여 TMD의 제진성능에 대한 영향을 파악하고자 하였다. 자유진동, 조화강제진동, 풍진동에 대한 수치해석의 결과, 외부하중의 크기가 작고, 구조물의 진동수가 낮을수록 마찰계수에 의한 TMD의 제진성능의 손실이 커질 수 있음을 확인하였으며, 초고층 건물에 대한 TMD 설계시 마찰계수의 영향을 반드시 고려하여야 할 것으로 판단된다.

Pneumatic cylinder actuators are significantly utilized for industry automatic systems in the fields of mechanical applications. We propose a novel control method for pneumatic cylinder actuator systems including stochastic friction dynamics. The proposed control mechanism is linearly composed of nominal control and auxiliary control variables. The former is designed from linear system model without friction terms by using a previous linear system theory and the latter is constructed as a function of friction estimation which is carried out by a well-known least square algorithm for reducing the control error due to random friction dynamics. We accomplish numerical simulation to demonstrate reliability of the proposed control method and conduct a comparative study to improve its superiority.

풍하중에 의해 발생된 진동을 저감함으로써 구조물의 내풍성능을 개선하기 위하여 동조질량감쇠기가 많이 사용되어 왔으며, 초고층 초장대 구조물과 같이 매우 큰 주기를 가지는 구조물에도 그 적용방안이 확대되고 있다. 구조물이 가지는 초장주기 특성에 의해 TMD의 거동 또한 초장주기 특성을 보유하게 되고 구조물 진동변위의 수 배에 이르는 질량 이송거리가 요구된다. TMD의 이송거리가 매우 커짐에 따라 TMD 설치공간을 초과할 뿐만 아니라 TMD를 구성하는 스프링, 가이드 레일과 같은 부품의 제조가 불가능하게 될 수 있다. 본 연구에서는 구조물의 제어성능을 유지하면서 이송거리(stroke)를 효과적으로 줄일 수 있는 새로운 타입의 TMD를 제안하고 이들이 구조물의 진동제어성능에 미치는 영향을 평가하였다. 제안하는 TMD는 이송거리에 따라 마찰력이 조정되는 장치로써 이송거리가 증가함에 따라 마찰력을 인위적으로 조절하여 최대 이송거리를 줄이는 시스템으로 이러한 변동마찰에 따른 구조물의 제어성능, 이송거리 저감을 초장주기 독립주탑을 대상으로 수치해석을 수행하엿다. 해석결과 본 연구에서 제안된 변동마찰형 TMD는 기존의 선형 TMD에 비해 이송거리를 크게 줄이면서 진동저감효과는 유사한 것으로 나타났다.

본 연구에서는 하이브리드 면진장치가 설치된 단자유도 구조물에 대하여 진동대 실험을 수행하였다. 본 연구에서 사용된 하이브리드 면진장치는 네 개의 FPS와 한 개의 MR 감쇠기로 구성하였다. 다양한 크기 및 특성을 가진 지진하중을 하이브리드 면진장치가 설치된 구조물에 가하여 진동제어 성능을 평가하였다. 본 연구에는 준능동 MR 감쇠기의 저항력을 효과적으로 조절하기 위하여 퍼지제어기를 사용하였고 구조물에 부착된 계측기를 통하여 변위 및 가속도를 피드백으로 이용한다. 수동 및 준능동 제어기법을 사용하여 얻은 구조물의 응답을 서로 비교하였고 그 결과 FPS와 MR 감쇠기의 조합으로 다양한 특성의 하중을 받는 구조물의 진동제어를 효과적으로 수행할 수 있음을 알 수 있다.

The purpose of this paper is to present a design method for friction damper (FD) for inelastic response control of short-period structure. A critical design parameter of FD is maximum friction force (MFF) and previous study evaluated MFF using equivalent damping ratio which is based on the maximum displacement. This procedure, however, gives the overestimated MFF for short-period structure. In this study, MFF of FD is evaluated based on RMS displacement response which is obtained by using given maximum response and peak factor. Numerical analysis shows that proposed method provide a reasonable MFF of FD for short-period structure.

일정한 크기의 마찰력을 도입한 가새(FSB)는 에너지를 소산시키는 효과적인 구조 부재이며, 가새의 축력이 마찰력을 넘지 않을 때까지만 탄성 거동을 한다. 본 연구에서는 FSB 개념을 보다 확장시켜서 가새를 죄는 마찰력의 크기를 능동적으로 변화시킬 수 있는 능동 조임 마찰 가새(AFSB)를 착상하여 단자유도 구조물에 적용하고 조화 하중으로 기진시켜 그 거동을 시뮬레이션 하여 FSB와 비교 분석해본다. 이를 위해 간단하고 효과적인 알고리즘을 개발해보았다 연구 결과, 지반 가속도 값이 그다지 크지 않은 경우, AFSB는 초기에 오우버슈팅이 발생하는 문제만 제외하고 FSB에 비해 효과적으로 진폭과 밑면 전단력을 감소시켰다.