활성구조
Active structure | 이 글은 검증을 위해 인용구가 추가로 필요하다.– · · 책· · (2011년 4월)(이 |
활성 구조물(스마트 또는 적응형 구조라고도 함)은 환경 변화에 대응하여 그 구성, 형태 또는 속성을 변경할 수 있는 능력을 가진 기계적 구조물이다.[citation needed]
활성 구조물이라는 용어는 또한 기존의 공학 구조물(예: 교량, 건물)과 달리 일정한 움직임이 필요하여 전력 입력이 안정되게 유지되는 구조물을 가리킨다.[citation needed] 활동적인 구조물의 장점은 그것들이 전통적인 정적 구조보다 훨씬 더 거대할 수 있다는 것이다. 예를 들면 우주 분수, 우주에 도달하는 건물이 있을 것이다.
함수
활동의 결과는 그것이 운반하는 하중의 유형과 크기에 더 적합한 구조물이다. 예를 들어, 빔의 방향 변경은 최대 응력 또는 변형 수준을 감소시킬 수 있는 반면, 형상 변경은 구조물을 동적 진동에 덜 취약하게 만들 수 있다.[citation needed] 적응형 구조의 좋은 예는 골격이 넓은 범위의 하중을 운반하고 근육이 그렇게 하기 위해 그 구성을 바꾸는 인체다. 배낭을 메는 것을 고려해보라. 상체가 앞으로 기댄 채 전체 체계의 질량 중심을 약간 조정하지 않으면 그 사람은 등에 엎드리곤 했다.
능동형 구조물은 하중 전달 부품 외에 3개의 일체형 구성 요소로 구성된다. 그것들은 센서, 프로세서, 그리고 액츄에이터들이다.[citation needed] 인체의 경우 감각신경은 환경의 정보를 수집하는 센서다. 뇌는 정보를 평가하는 프로세서의 역할을 하고 그에 따라 행동하기로 결정하며 따라서 근육에 명령을 내리는데, 근육은 작용제 역할을 한다. 헤비엔지니어링에서는 이미 바람과 지진하중 시 진동을 최소화하기 위해 교량이나 돔에 활성화를 접목하는 추세가 나타나고 있다.
항공공학 및 항공우주공학은 현대적인 능동적 구조를 개발하는 데 주된 원동력이 되어 왔다.[citation needed] 항공기(및 우주선)는 일생 동안 많은 다른 환경, 즉 적재에 노출되기 때문에 적응이 필요하다. 발사 전 중력 또는 사하중을 받고 이륙 중 극도의 동적 및 관성하중을 받으며 비행 중에 항력을 최소화하되 양력을 촉진하는 구성으로 있어야 한다. 경계층과 난류를 통제할 수 있는 비행체를 생산하기 위해 적응형 항공기 날개에 많은 노력을 기울였다. 많은 우주 구조물은 적응성을 이용하여 우주의 극단적인 환경적 도전에서 살아남거나 정확한 정확도를 달성한다. 예를 들어, 우주 안테나와 거울은 정확한 방향으로 작동될 수 있다. 우주 기술이 발전함에 따라 일부 민감한 장비(명칭 간섭 광학 및 적외선 천문기기)는 몇 나노미터처럼 섬세한 위치에 정밀하게 위치해야 하는 반면, 지지 활성 구조는 수십미터의 치수가 필요하다.
디자인
시장에 존재하는 인간이 만든 액추에이터,[citation needed] 심지어 가장 정교한 액추에이터도 거의 모두 1차원이다. 이것은 그들이 오직 1축만 연장하고 수축하거나 회전할 수 있다는 것을 의미한다. 전진 및 후진 양방향으로 움직일 수 있는 액추에이터는 한 방향으로만 움직일 수 있는 단방향 액추에이터와는 반대로 양방향 액추에이터로 알려져 있다. 액추에이터의 제한 능력은 액티브 구조를 선형 액추에이터에 기반한 액티브 트러스 구조와 로터리 액추에이터에 기반한 조작기 암의 두 가지 주요 유형으로 제한했다.
좋은 활성 구조는 여러 가지 요건이 있다. 첫째, 쉽게 작동할 필요가 있다. 작동은 에너지를 절약해야 한다. 그러므로 매우 뻣뻣하고 강하게 저항하는 구조는 바람직하지 않다. 둘째로, 결과 구조물은 설계 하중을 운반할 수 있는 구조적 무결성을 가져야 한다. 따라서 작동 과정이 구조물의 강도를 위태롭게 해서는 안 된다. 더 정확히 말하면 다음과 같다. 우리는 일부 구성원의 작동이 실질적으로 스트레스 상태를 변경하지 않고 기하학적 변화로 이어질 수 있는 능동적인 구조를 추구한다. 즉, 정상적 결정성과 운동학적 결정성을 모두 갖는 구조가 작동에 최적이다.[citation needed]
적용들
능동제어 기술은 토목공학, 기계공학, 항공우주공학에 적용된다. 대부분의 토목 구조물은 정적이지만, 일부 토목 구조물은 내진 하중, 풍하중 및 환경 진동에 대비하여 배치하기 위해 능동적인 제어가 사용된다.[1] 또한 능동적인 통제는 인간의 개입이 제한되는 손상 내성 목적으로 사용할 것을 제안한다.[2] Korkmaz 등은 교량의 손상 허용 및 전개를 위한 능동 제어 시스템의 구성을 시연했다.[3]
참고 항목
참조
- ^ S. Korkmaz(2011). 능동적 구조 제어에 대한 검토: 공학 정보학을 위한 도전. 컴퓨터 & 구조. doi:10.1016/j.compritc.2011.07.010
- ^ S. Korkmaz 외(2011년). 능동형 시제 그래티 구조의 손상 내성에 대한 제어 전략 결정. 엔지니어링 구조, 33:6, 페이지 1930-1939. doi:10.1016/j.engstruct.2011.02.031
- ^ S. Korkmaz 외(2011년). 시력교 손상 내성을 위한 제어시스템 구성 고급 엔지니어링 정보학. doi:10.1016/j.aei.2011.10.002
