2013 년도 한국철도학회 추계학술대회 논문집 KSR2013A244 C/C 제동 디스크의 고유진동 측정 및 해석 Analysis and measurement of the natural modes of a C/C brake disc 나인균 *† , 구병춘 * In-Kyun Na *† , Byeong-Choon Goo * Abstract To examine the vibration characteristics and noise sources for a Carbon/Carbon(C/C) brake disc, natural frequencies were measured by impact hammer tests and analyzed by finite element method. Natural modes were obtained by combining the tri-axial modal tests of the brake disc that was a half-size model of a full-size railway brake disc. Experimental and numerical vibration characteristics were compared. The two results were in a good agreement. Keywords : C/C composite, Brake disc, Natural frequency, Natural mode, ABAQUS 초 록 C/C 제동 디스크의 진동 특성과 소음발생 원인에 대한 기초자료 조사를 위해 고 유진동수를 측정하고, 유한요소 해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 고유진동수와 진동 모드를 수치 해석하였다. C/C 제동 디스크는 철도차량용 제동 디스크의 1/2 축소모델로 제작되었고, X-Y-Z 3축에 대한 모달 테스트 결과를 취합하여 진동특성을 나타냈다. 해석 프로그램을 이용한 해석 결과와 모달 테스트의 결과를 비교하여 오차를 평가하였고, 두 결과가 일치함을 확인하였다. 결과값은 추후 제동 디스크의 진동, 소음 원인규명에 대한 자료로 활용될 것이다. 주요어 : C/C 복합소재, 제동 디스크, 고유진동, 진동모드, ABAQUS 1. 서 론 제동 디스크의 진동현상과 소음발생이 브레이크 시스템을 이루는 각 구성요소들의 고유진 동수와 깊은 관련이 있음을 기존의 많은 연구들이 알려주고 있다. 브레이크 켈리퍼 구성품 과 마찰 패드, 디스크, 등을 모달 테스트 또는 해석하여 스퀼소음의 주파수 대역과의 관계 성을 보여주고 있으며,[1,2] 제동디스크의 복소고유치 해석을 통해 마찰계수와 고유진동수 의 연관성을 보여주고 있다.[3] 본 논문에서는 제동 디스크의 신소재로 사용되고 있는 탄소 /탄소(C/C) 복합재로 된 철도차량용 제동 디스크의 1/2 축소모델에 대해 모달 테스트를 실 시하고 결과값을 취합하여 진동모드를 구하였다. 또한 유한요소 해석 프로그램인 ABAQUS 를 사용하여 모달 해석을 진행하여 테스트 결과값과 분석값의 오차를 평가하였다. † 교신저자: 한국철도기술연구원 교통신기술연구실 ([email protected])
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C/C 제동 디스크의 고유진동 측정 및 해석railway.hanrimwon.com/down/KSR2013A244.pdf초 록 c/c 제동 디스크의 진동 특성과 소음발생 원인에 대한 기초자료
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2013 년도 한국철도학회 추계학술대회 논문집 KSR2013A244
C/C 제동 디스크의 고유진동 측정 및 해석
Analysis and measurement of the natural modes of a C/C brake disc
나인균*†, 구병춘*
In-Kyun Na*†
, Byeong-Choon Goo*
Abstract To examine the vibration characteristics and noise sources for a Carbon/Carbon(C/C) brake disc, natural frequencies were measured by impact hammer tests and analyzed by finite element method. Natural modes were obtained by combining the tri-axial modal tests of the brake disc that was a half-size model of a full-size railway brake disc. Experimental and numerical vibration characteristics were compared. The two results were in a good agreement. Keywords : C/C composite, Brake disc, Natural frequency, Natural mode, ABAQUS
초 록 C/C 제동 디스크의 진동 특성과 소음발생 원인에 대한 기초자료 조사를 위해 고유진동수를 측정하고, 유한요소 해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 고유진동수와 진동모드를 수치 해석하였다. C/C 제동 디스크는 철도차량용 제동 디스크의 1/2 축소모델로 제작되었고, X-Y-Z 3축에 대한 모달 테스트 결과를 취합하여 진동특성을 나타냈다. 해석 프로그램을 이용한 해석 결과와 모달 테스트의 결과를 비교하여 오차를 평가하였고, 두 결과가 일치함을 확인하였다. 결과값은 추후 제동 디스크의 진동, 소음 원인규명에 대한 자료로 활용될 것이다.
주요어 : C/C 복합소재, 제동 디스크, 고유진동, 진동모드, ABAQUS
1. 서 론
제동 디스크의 진동현상과 소음발생이 브레이크 시스템을 이루는 각 구성요소들의 고유진
동수와 깊은 관련이 있음을 기존의 많은 연구들이 알려주고 있다. 브레이크 켈리퍼 구성품
과 마찰 패드, 디스크, 등을 모달 테스트 또는 해석하여 스퀼소음의 주파수 대역과의 관계
성을 보여주고 있으며,[1,2] 제동디스크의 복소고유치 해석을 통해 마찰계수와 고유진동수
의 연관성을 보여주고 있다.[3] 본 논문에서는 제동 디스크의 신소재로 사용되고 있는 탄소
/탄소(C/C) 복합재로 된 철도차량용 제동 디스크의 1/2 축소모델에 대해 모달 테스트를 실