제진장치가 설치된 비고전 감쇠 구조물의 등가감쇠비 추정
Equivalent Damping Ratio Identification of a Non-classically Damped Structure with Vibration Control System
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초록
구조물의 성능을 개선하기 위하여 다양한 진동제어장치가 사용되고 있다. 대부분의 제진장치는 구조물의 감쇠비를 증가시킴으로써 성능개선효과를 유도하기 때문에 증가된 감쇠비는 제진장치에 의한 구조물의 성능을 평가하는 중요한 지표가 될 수 있다. 본 연구에서는 강풍 등으로 제진장치가 운영 중인 상태에서 구조물의 응답만을 이용하여 각 모드에 증가된 등가감쇠비를 추정하는 프로세스를 개발하고 이를 성능개선효과를 평가하는데 활용하고자한다. 제진장치가 설치된 구조물은 비고전 감쇠시스템이므로 상태공간모드분해법을 이용하여 계측응답으로부터 모드 응답을 구하고, 분해된 모드응답에 가상 동적 진동기를 적용하여 각 모드에 증가된 감쇠비를 구하였다. 제안된 제진장치 설치 구조물 감쇠비 추정법을 검증하기 위하여 수동형 제진장치로 카고메 점탄성 댐퍼를, 능동형 제진장치로 능동질량감쇠기를 구조물에 적용하여 각 제진장치에 의한 감쇠비를 추정한 결과 매우 정교하게 예측 가능함을 알 수 있었다.
Abstract
Various vibration control systems have been used to improve the performance of a structure. Since most of the vibration control systems are applied to increase the damping ratio of the structure, the increased damping ratio can be used as very important index for evaluating the performance of the structure and the vibration control system. In this study, a method to estimate the increased equivalent damping ratio for each mode by using only the response of the structure is developed under the condition that the vibration control system is operated by strong winds. Since the structure with the vibration control system can be regarded as a non-classically damped system, the mode response is obtained using the state space based mode decomposition, and then by applying the virtual dynamic shaker, the damping ratio of each mode is identified. In order to validate the proposed damping ratio estimation process, Kagome viscoelastic damper as a passive vibration damper and the active mass damper as an active control system are respectively applied to estimate the damping ratio in numerical simulation. Numerical simulation results show that the damping ratio of the each mode is identified very precisely.
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