수동 구속 감쇠층을 갖는 자동차 루프의 진동제어를 위한 제진재의 위치 및 두께 설정에 대한 실험적 연구

이정균 國民大學校 自動車工學專門大學院 2005 국내석사

차량 구조물의 설계에 있어서 반드시 고려되어야 하는 것은 안전한 구조물을 제작하는 것이다. 반면에 제작비나 유지비의 절감을 위해서 경량화를 이룰 필요가 있다. 경량화로 인한 유연성의 증가는 구조물의 불안정성을 유발한다. 또한 구조물이 작동할 때 발생하는 진동 및 소음에 의한 불안정성은 안전에 심각한 결과를 유발할 수 있으며, 승객의 승차감 등에 지대한 영향을 준다. 이러한 구조물의 과도한 변형 및 진동/소음을 억제하는 것이 구조물의 동적제어이며, 점탄성 재료(viscoelastic material)를 이용하여 자동차의 설계 시에 예상되는 외부교란에 대처하고 다양한 기능을 갖춘 차세대 차량구조의 출현을 가능하게 할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 차량 구조물, 즉 자동차 Steel Roof의 진동제어를 위한 점탄성 제진재를 이용하여 진동을 억제하고자 한다. 단순 구조물인 알루미늄 평판을 이용하여 유한 요소법을 통한 변형에너지와 각 모달 파라미터를 변수로 하여 각 위치에 제진재를 붙여 부착위치의 타당성을 검증하고 검증된 위치 선정 방법으로 2종류(Steel roof 단품, Trim model)의 자동차의 루프에 적용하여 비구속 제진재와 구속 제진재의 비교, 구속재의 두께를 비교하였고, 고비중 제품(HSTM203H)과 저비중 제품(HSTM203)을 각각 제품성능 비교를 하였다. 끝으로 제진재 두께에 따른 제진 성능비교를 하여 제진재의 위치 및 제진구조, 구속재의 두께, 제진재 종류, 두께에 따른 영향을 실험적으로 검증 하였다. This paper presents an experimental study on vibration characteristics of an automotive roof with damping material. The goal of the study is to extract modal parameters (natural frequency, loss factor, and mode shape) of automotive roof with damping materials treatment. To determine the effective positions and thickness of the damping material on a roof, vibration tests have been carried out for six cases; Aluminum plate with damping material on maximum strain energy, and aluminum plate with damping material on nodal line. From the results of aluminum plate, it is found that the damping material should be attached on the place with maximum strain energy part. For the automotive roof, patches of constrained damping material have been attached on the position of maximum strain energy and also implemented at the best position of applied damping treatment along each thickness of damping material. This paper addresses that the proper position of damping material is very important and the concept of maximum strain energy may be a good criterion for the placement of damping material

자동차 도어의 진동 저감을 위한 제진재 설계에 관한 연구

정명근 國民大學校 自動車工學專門大學院 2005 국내석사

자동차에서 Door는 자동차 실내 소음에 영향을 미치는 여러 요소 중 하나이다. 이에 본 본문에서는 자동차 Door의 진동 저감을 위하여 진동제어 방법의 하나로 널리 응용되고 있는 제진재를 Door에 적용함에 있어 제진재 설계의 효과적인 방법을 제시하였다. 본 연구에서 제시하는 제진재 설계기법은 제진재 설계 시 고려하여야 할 설계변수인 제진재 적용위치, 크기, 두께선정을 위하여 두 단계로 나누어 수행하였다. 첫 단계는 변형 에너지 개념을 도입한 CAE 방법을 통하여 제진재 적용위치를 선정하는 것이며, 두 번째 단계는 앞 단계에서 결정된 적용위치를 바탕으로 실험계획법을 적용하여 제진재의 크기 및 두께를 선정하는 것이다. 이러한 두 단계의 설계과정을 통해 얻어진 모델은 일반적으로 제진재 설계 시 CAE 방법만을 적용한 모델에 비해 유사한 제진효과를 얻으면서 무게 감소를 얻을 수 있었다. In automotive industry, all passenger vehicles are treated with damping materials to reduce structure borne noise. The effectiveness of damping treatments depends upon design parameters such as choice of damping materials, locations and size of the treatment. Generally, the CAE method uses modal strain-energy information of the bare structural panels to identify flexible regions, which in turn facilitates optimization of damping treatments with respect to location and size. This paper proposes a design of the damping material with a CAE(Computer Aided Engineering) methodology based on finite element analysis and DOE(Design Of Experiments) to optimize damping treatments.

승용 디젤 차량에서 구속 제진재 부착에 따른 진동 소음 특성에 관한 실험적 연구

권요섭 國民大學校 産業技術大學院 2006 국내석사

최근 자동차 업계 동향은 저진동, 저소음 차량을 위하여 고강성 차체 개발 및 시스템간 성능 확보가 요구된다. 하지만 연비 저감을 위한 경량화 설계와 상충되어 상호간의 개발 목표 만족을 위한 최적화 설계에 대한 중요성이 부각되고 있다. 본 논문에서는 국내 및 유럽 시장에서 판매 증가 추세인 승용 디젤 차량에 대한 진동 및 소음 특성을 파악하기 위하여 유럽에서 생산된 중대형 세한 차종의 가솔린과 디젤 사양 2대를 선정하였다. 이를 통하여 엔진 및 서스펜션 가진원에 따른 진동 및 소음 특성을 규명하고, 승용 디젤 차량의 상품성 향상을 위한 실험적 연구를 통하여 제진재 최적 설계 방향을 제시하고자 한다. 실차 상태 Modal test를 통하여 진동 특성을 파악하였고, 입력점 가진에 따른 전석과 후석에서의 음향 감도를 분석하였다. 민감 주파수에 대한 판넬 기여도 분석을 통하여 제진재 적용 부위에 대한 설계 가이드가 가능하였고, 승용 가솔린 차량 대비 승용 디젤 차량의 진동 및 소음 특성 파악이 가능하였다. 실내 소음은 전달 방법에 따라 구조 기인 소음과 공기 기인 소음으로 나눈다. 구조 기인 소음은 가진원인 엔진의 진동 에너지가 엔진 마운팅계와 구동계를 통하여 차체로 전달되고, 차체의 판넬이 진동하여 발생한다. 구조 기인 소음이 차실의 음향 공동과 공진될 경우 심한 부밍 소음이 발생한다. 전석과 후석에서의 음압 레벨이 높은 주파수 영역에 대한 원인 분석을 통하여 제진재 적용 부위에 대한 설계 가이드 제시가 가능하였다. 본 논문은 승용 디젤 차량에 대한 체계적인 실험적 연구를 통하여 진동 및 소음 특성을 분석하였고, 제진재에 대한 최적 설계 가이드가 가능하여 소비자의 요구에 따른 차별화된 차량 관리가 가능하여 상품성 향상이 예상된다. 본 연구결과 주행시 소음을 음압레벨 평균 2dB(A)와 Articulation Index(AI)를 약4%를 향상 시키는 결과를 얻었는데 이는 통상 차량의 등급이 바뀌는 기준인 5% 수치와 대등할 정도의 큰 개선 효과를 얻을 수 있었다. The latest trend in the automotive industry demands the development of high stiffness car bodies and the securement of inter-system performance for low-vibration, low-noise vehicles. This demand, however, conflicts with need for light weight design for greater fuel efficiency, thus raising the importance of optimization design to satisfy both developmental goals. The present study obtained two European-made medium sedans, one gasoline and the other diesel, to elucidate the vibration and noise characteristics of diesel passenger cars, whose sales have been increasing in both Korea and Europe. Through determination of the vibration and noise characteristics of these vehicles caused by engine and suspension excitation sources and by conducting an experimental study for improving the commercial viability of diesel passenger cars, the present study aims to present directions for the optimal design of damping materials. The vibration characteristics of actual cars were identified through a modal test while acoustic sensitivity in the front and rear seats according to input point excitation was analyzed. Through a panel contribution analysis of sensitive frequency, it was possible to present design guidelines regarding parts applied with damping materials and to elucidate the vibration and noise characteristics of diesel passenger cars relative to gasoline passenger cars. Depending on how it is transferred, interior noise can be classified into structure-borne noise and air-borne noise. Structure-borne noise is generated when the engine's vibration energy, which is an excitation source, is transferred to the car body through the engine mount and the driving system and the panel of the car body vibrates. When structure-borne noise resonates with the acoustic cavity of the car interior, acute booming noise is generated. Based one cause analysis of frequency ranges with high sound pressure levels in the front and rear seats, design guidelines regarding parts applied with damping materials are presented. In the present study a systematic experiment was conducted to analyze the vibration and noise characteristics in diesel cars. Optimal design guidelines regarding damping materials are thereupon presented, thus making it possible differentiating car management according to customer demand while allowing for improved commercial feasibility. According to the results of the present study, it was possible to improve road noise by an average sound pressure level of 2 dB(A) and articulation index (AI) by approximately 4%, which is a considerable improvement effect because it nearly equals 5%, the criterion by which the class of vehicles generally changes.

냉장고 기동 시에 발생하는 냉매 유동 소음의 저감에 관한 연구

이상진 계명대학교 대학원 2008 국내석사

본 연구에서는 냉장고 기동 후에 발생하는 냉매 유동 소음의 원인을 규명하고 소음 저감 방법을 제안하였다. 첫째, 소음의 발생 위치를 분석하기 위하여 스피커 가진에 의한 가속도 분석과 냉동실의 내벽과 외벽의 가속도 레벨 분석 실험을 실시하였다. 이 실험결과에서 소음이 냉장고 외부의 냉매 순환로에서 발생한다는 것을 알 수 있었다. 냉장고 외부의 냉매 순환로에 대한 가속도 분석에서 모세관, 드라이어, 흡입관의 가속도 레벨이 다른 위치보다 상대적으로 크게 나타났으며, 세 부품의 가속도와 소음의 3차원 스펙트럼을 비교한 결과에서 소음과 진동의 주파수 성분 및 발생 시점이 유사하다는 것을 알 수 있었다. 그리고 제진재를 드라이어 고리와 모세관에 부착하여 모세관, 드라이어, 흡입관의 진동을 절연할 수 있었고 소음의 레벨도 2 dB 이상 저감할 수 있었다. 둘째, 소음의 발생 기구를 규명하기 위해서 모세관 형상의 변경과 제진재를 부착하는 방법으로 모세관의 공진 주파수를 변화시키면서 소음을 분석하였고, 공진 주파수 영역에서 소음 레벨이 상승한다는 것을 확인하였다. 이 실험을 통하여 모세관의 공진이 소음 발생의 직접적인 원인이라는 결론을 얻었다. 마지막으로 모세관에 대한 모드해석을 통하여 모세관 공진을 효과적으로 억제할 수 있는 제진재 부착위치를 구하고, 그 위치에 제진재를 설치하여 약 3 dB의 소음저감 효과를 얻을 수 있었다. In this work, noise generation mechanism of refrigerant flow in refrigerator start-up is experimentally analyzed and an effective method is proposed to reduce the noise. First a speaker test and an analysis for accelerations of inner and outer walls of refrigerator are executed to identify the position of noise source. From this results, it is found that the noise source are located on the external refrigerant-circulating path. The analysis of the noise and the accelerations on the external refrigerant-circulating path is also performed to identify the refrigerator parts which make noise source. This results show that the vibrations of three parts, drier, capillary tube and suction pipe, have the same frequency components with those of noise and higher levels than the other parts. When equipping restrainers on the capillary tube, the vibration of three parts are suppressed and the noise level reduces 2 dB in the overall level. Second the relation between the frequency of noise and the resonance of capillary tube is investigated by estimating the frequency shifts for different shapes and restrainers of capillary tube. From the results, it is found that the structure-borne noise due to the resonance of capillary tube is primary noise source. Finally, the modal analysis of capillary tube is executed to find out effective positions of restrainers to suppress the resonance and the noise level reduces up to 3 dB in the overall level by equipping restrainers on the capillary tube.

반동 전단 구조 인텐시티 측정에 의한 제진재 적용 및 라우드 스피커의 음 진동 현상 저감

최재영 서울대학교 대학원 2018 국내석사

라우드 스피커의 이상 소음의 원인이 되고 음향적 성능을 저하시키는 음 진동 현상을 억제하는 것은 라우드 스피커의 인클로져 설계에 있어서 가장 중요한 요소 중의 하나이다. 음 진동 현상을 해결하기 위한 많은 연구가 이뤄졌으며 그 결과로 일부 하이엔드 급의 스피커 제품들에는 다양한 해결책이 적용되고 있지만 일반적인 보급형 기기에는 비용 상승이 동반되어 적용하기 어려운 것이 사실이다. 진동의 진폭을 감소시키기 위해서는 일반적으로 감쇠량을 제어하는 것이 강성과 질량 대비 비용 측면에서 효율적인 것으로 알려져 있으므로, 본 논문에서는 음 진동을 억제하기 위해 라우드 스피커의 벽 면의 댐핑을 증가시키는 방법을 연구하였으며 특히 비용 상승을 최소화하기 위해 벽 면의 구조 인텐시티를 분석하여 국부적인 부위에 구속 적층 제진재를 부착함으로써 에너지의 방출을 억제할 수 있는 실험적 기법을 제안하였다. 또한 견실 최적 설계의 수직 행렬을 이용하여 실험 계획을 세우고 실험을 통해 제진재 사양의 최적값을 찾아내고자 한다.

吸音材 및 制振材의 最適配置에 의한 構造-音響 連成系의 騷音制御에 관한 硏究

김동영 東亞大學校 2005 국내박사