디지털 트윈 건전성 진단을 위한 회전체 시스템 유한요소모델 개발 - 이동민; 박천하; 김창완; 정준하; 오현석 (대한기계학회논문집 A, 2023)
본 논문은 디지털 트윈 건전성 진단을 위한 회전체 시스템 유한요소모델 개발에 대해 서술한다. 회전체 시스템 형상, 재료 물성, 경계조건을 고려하여 정상 작동 상태를 모사하는 유한요소모델을 설명한다. 또한 비정상 작동 상태를 모사하기 위해 회전체 시스템 디스크 질량 불평형, 회전축 오정렬 고장 모드에서 발생하는 힘을 계산하는 수식을 유도하고 유한요소모델에 결함인가를 위한 이론적 배경을 설명한다. 테스트베드에서 취득한 진동 신호와 유한요소모델에서 계산된 진동 신호의 오차를 최소화하기 위해 베어링 지지강성과 굽힘 커플링 계수를 불확실 인자로 선정하고 모델 보정을 수행하였다. 보정된 유한요소모델 유효성 검증을 위해 테스트베드에서 새롭게 취득한 진동 신호와 유한요소모델에서 계산된 진동 신호를 서로 비교한다. 본 연구를 통해 개발된 회전체 시스템 유한요소모델은 건전성 진단용 데이터 부재 또는 데이터 불균형 문제 완화에 도움을 줄 것으로 기대한다.
Keywords: 디지털 트윈; 유한요소해석; 불평형; 오정렬; 모델 보정; Digital Twin; Finite Element Analysis; Unbalance; Misalignment; Model Calibration