소성 변형 기반 마운트 충격 저감 성능 평가 방법 정립

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확장요약문

외부 충격과 진동으로부터 주요 장비 및 구조물을 보호하고 시스템의 안정성을 확보하기 위해 선박, 차량 및 산업 장비 등 다양한 기계·구조 시스템에서 마운트 적용이 필수적으로 요구되고 있다. 고무 마운트와 같은 탄성 기반 마운트가 진동 절연 및 충격 완화 목적으로 널리 사용되고 있으나, 충격하중의 크기가 증가하는 조건에서는 탄성 복원 거동만으로 충분한 에너지 소산을 확보하는 데 한계가 있을 수 있다. 이에 따라 구조물의 소성변형을 통해 충격에너지를 소산시키는 소성 변형 기반 마운트에 대한 연구가 진행되고 있으며, 이러한 마운트의 충격 저감 성능을 정량적으로 평가하기 위한 절차 정립이 필요하다. 본 연구에서는 소성 변형 기반 마운트를 대상으로 명시적 유한요소해석 모델을 구성하고, 충격 저감 성능 평가에 영향을 미치는 주요 해석조건을 검토하였다. Johnson–Cook 및 Cowper–Symonds 구성모델을 적용하여 재료 물성 모델에 따른 충격응답 차이를 비교하였으며, 볼트 체결부 모델링, 접촉조건 및 경계조건이 가속도 응답과 상대변위에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 충격시험에서 계측된 입력가속도를 해석조건으로 적용하고, 시험결과와 해석결과를 비교하여 최대 응답가속도, 가속도 저감률 및 상대변위를 기준으로 충격 저감 성능을 평가하였다. 가속도 시간이력 응답에 대한 Russell 오차를 산정하여 시험–해석 간 크기 및 형상 정합성을 정량적으로 검토하였다. 이를 통해 소성 변형 기반 마운트의 충격 저감 성능 평가를 위한 수치해석 절차와 주요 모델링 고려사항을 제시하였다.