[nCode]SRS란? 구현하기(Shock Response Spectra)

 

목차

 

 

 

"관련제품 문의는 로고 클릭 또는 공지사항의 연락처를 통해 하실 수 있습니다."

 

 

 

 

SRS(Shock Response Spectrum) 이란?

 

자동차 부품을 예를 들어 보겠습니다. 차량의 전면 램프의 내구성을 판단하기 위해 진동(Vibration) 시험을 진행하려고 합니다. 어떠한 진동 값을 넣어야 할까요?

 

차량의 전면 램프는 차량을 구성하는 작은 파트 중에 하나 이므로 실제 램프에서만 발생하는 진동을 측정하기란 현실적으로 불가능에 가깝습니다. 그리고 프로토타입(Prototype) 차량이 나오기 전에 시험 스케쥴이 결정되기 때문에 일반적인 진동 시험 규격을 사용할 수 밖에 없습니다. 주로 전 모델의 샤시(Chassis)에서 나온 측정 값을 사용해서 시험 합니다. 

 

실제 주파수 응답(Frequency reponse)은 모든 파트 요소들을 고려하기 힘들기 때문에 예측이 쉽지 않습니다. 하지만 부분적으로 발생하는 failure는 SDOF(Single Degree of Freedom)의 Single Natural Frequency(공진 주파수)에 의해 결정 됩니다. 

 

• SDOF 응답은 단일 고유 진동수(Single Natural Frequency)에 의해 결정된다.
• 고유 주파수 아래 영역은 준정적 움직임(Quasi-statically)을 가진다.
• 고유 주파수 위 영역은 빠르게 감쇠한다(Attenuated).
• 고유 주파수에서는 다이나믹하게 반응하고 증폭된다(Amplified).
• 고유 주파수에서 증폭 범위는 Damping에 의해 한계가 결정 된다.
• Amplication factor는 Q factor라 부르고 Dynamic 응답 / Static 응답 비로 표현 한다.
• 일반적은 Dampiong은 5%정도이고 Q factor로는 10이다.

 

 

 

 

SRS(Shock Response Spectrum) 계산

 

 

SRS를 제안한 Biot에 따르면 SRS은 아래의 방식으로 계산 됩니다.

 

1. 입력 가속도를 SDOF 전달함수(Transfer function) 필터(Filter)를 통과 시킵니다. 

2. 최대 응답 Amplitude를 SRS에 기록합니다.

3. 1번의 전달함수 주파수를 변경하면서 1번 과정을 다시 반복합니다.

4. 모든 주파수 bin에 대해 SRS를 채우면 완료 합니다. 

 

SRS를 표현하는 방식에는 가속도(Acceleration)와 변위(Displacement)가 있습니다. 피로도 관점에서 피로는 주기 반복을 가지는 Strain Displacement에 의해 결정 되므로 파트의 Fatigue 관점에서 SRS는 변위로 표기해줍니다. 

 

그림과 같이 SDOF의 가속도 또는 변위로 값을 측정할 수 있습니다. 

 

 

 

 

nCode SRS(Shock Response Spectrum) 실습

 

 

전체 구성은 위와 같습니다. 

 

 

위 그림과 같이 3축 가속도 센서를 ATV 전면 램프 아래에 부착하고 Pothole을 달리면서 가속도를 측정합니다. 

 

전체 그림에서 가운데에 있는 ShockResponseSpecturm 모듈을 사용해서 SRS를 제작합니다. TSInput에서 들어온 입력 가속도 값이 ShockResponseSpecturm 모듈을 통과해서 SRS 값을 출력 합니다. ShockResponseSpecturm  모듈 설정은 아래와 같습니다.

 

General에서 주파수 Resolution을 결정 합니다.

DynamicSettings에서 SRS 관련 설정을 합니다. 

 

• ResponseType: SRS을 가속도, 속도, 변위 중 선택해서 출력 합니다. 
• ResponseValues: 응답의 최소, 최대, 절대값을 선택해서 SRS 표기합니다.
• DynamicAmplificationQ: 주변 파트의 댐핑을 감안해서 입력합니다. 일반적인 값은 10(5%)입니다.
• SpringStiffnessK: 주변 파트의 강성을 감안해서 입력합니다. 일반적인 값은 1입니다.

 

ResponseValue에서 Fatigue 관련해서 정보를 확인할 경우 Displacement(변위)값을 사용하고 관성에 의한 Damage 관점에서 확인할 경우 Acceleration(가속도)를 사용합니다.

 

 

 

저주파에서 변위값이 크게 나옴을 알 수 있습니다.