확률적 패스너 벨크로를 마찰로 사용

Jun 18, 2023

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 19399(2022) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

확률적 패스너는 생물학적으로 영감을 받은 클램핑 장치로 각 표면의 스템으로 연동됩니다. 체결 메커니즘의 동적 특성으로 인해 진동 환경에서는 필연적으로 스템 사이에 마찰이 발생합니다. 본 연구에서는 마찰로 인한 감쇠의 이점을 활용하여 진동 감소 부품으로 확률적 패스너를 사용하는 방법을 조사했습니다. 확률적 패스너의 동적 강성과 손실 계수는 기계 구조와의 진동 상호 작용으로부터 파생되었습니다. 이를 통해 파동 전파 해석을 통해 후크 앤 루프의 마찰로 인한 에너지 소산을 결정할 수 있었습니다. 진동 진폭이 증가함에 따라 여러 스템 사이의 마찰이 증가하여 패스너의 손실 계수가 점차 증가했습니다. 확률론적 패스너 적용으로 고유한 마찰 접촉으로 인해 볼트 체결부에 비해 진동 발생 및 전달이 감소했습니다. 이러한 고유한 장점을 통해 확률적 패스너는 무게 감소에 대한 추가 이점과 함께 큰 감쇠가 필요할 때 잠재적으로 응용할 수 있습니다.

전자제품, 자동차 등 기계 시스템의 성능 향상을 위해 소음 및 진동 저감에 대한 요구가 높아지고 있습니다. 불필요한 진동을 줄이는 것은 기계 시스템의 내구성, 정확성, 품질 성능 검증을 위한 중요한 설계 요소입니다. 진동 에너지는 모터, 엔진, 압축기 등 작동 부품에서 패스너를 통해 주변 환경으로 전달됩니다. 조립된 구조의 패스너는 진동 전달을 줄이고 BSR(윙윙거리는 소리, 삐걱거리는 소리, 딸랑거리는 소리) 소음을 방지합니다. BSR 소음은 인접한 구성 요소 간의 마찰 접촉으로 인해 발생합니다1. 관절이 진동 거동에 미치는 영향을 분석하려면 굴곡파 에너지 전달 해석이 필요합니다2. 웨이브 접근 방식에서는 리브 깊이와 볼트 간격의 여러 조합을 고려했습니다. 차량 내 소음은 두 가지 유형의 레일 패스너3가 장착된 동일한 비도상 선로 구간에서 열차가 서로 다른 속도로 주행할 때 측정되었습니다. 레일 패스너의 강성에 따라 내부 소음의 스펙트럼은 공기 및 구조적 소음 발생의 주파수 대역을 나타냅니다. BSR 잡음을 방지하기 위해 몇 가지 효과적인 설계 사례가 제안되었습니다4. 트림 표면을 따라 있는 패스너와 하중 및 비내력 조인트를 모두 통합한 하이브리드 고정 시스템이 권장되었습니다.

나사산 볼트는 간단한 조작, 저렴한 비용, 높은 인장 강도 등 여러 가지 장점으로 인해 널리 사용됩니다. 볼트 패스너는 특히 가로 자극에 노출될 때 자체 풀림으로 인해 조임력을 잃습니다5. 볼트 풀림은 접합 연결의 실패를 유발합니다. 자기 풀림 방지6로 볼트의 신뢰성을 높이는 것이 중요합니다. Toh et al.7은 진동 공진 주파수를 통해 차량 하부 암에 있는 볼트의 체결력을 평가했습니다. 볼트 체결부의 동적 강성은 굴곡파 전파 해석을 통해 적층 복합재에서 평가되었습니다8. 볼트 체결부의 진동 감소 성능을 높이기 위해 점탄성 감쇠재가 사용되었습니다9.

최근에는 기존의 체결 방식이 접착제로 대체되었습니다. 접착 결합은 용접된 부품에 비해 부품의 왜곡을 최소화하는 장점이 있습니다10. 접착 결합은 국부적인 점 접촉이 아닌 연속적인 결합을 생성하기 때문에 기존 패스너나 스폿 용접에 비해 향상된 강성을 제공합니다. 그 결과 패스너11에는 넓은 면적에 고르게 분포된 응력이 발생했습니다. 접착제는 우수한 에너지 흡수 성능을 나타내며 효율적인 소음 및 진동 감쇠 특성을 유도했습니다. 복합 구조에 적용할 때의 이점으로 인해 접착 본딩 적용 분야가 빠르게 확대되고 있습니다. 접착 결합은 재조립이 필요한 시스템에 적용이 제한되어 있습니다.