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보의 한쪽 끝단은 강제적으로 변위를 일으켜 보의 진동을 유발하고, 보의 다른쪽 끝단은 물성을 측정하고자 하는 유체를 접촉시켜, 유체와 구조물 간에 단순 전단 변형(simple shear)에 의해 작용력을 발생하도록 구성되는 실험모듈; 및
상기 실험모듈을 통해 유체에 의한 작용력(ffluid)이 있을 때와 없을 때의 보 위의 두 지점(x=0 및 x=x1)에서의 가속도를 각각 측정하여 실험적 전달함수를 각각 계산하고, 상기 유체에 의한 작용력이 없을 때의 실험적 전달함수와 그에 대한 이론적 전달함수를 이용하여 실험에 사용된 보의 파수(kb)를 계산하며, 상기 계산된 보의 파수(kb) 및 유체에 의한 작용력이 있을 때의 실험적 전달함수와 그에 대한 이론적 전달함수를 이용하여 유체의 점도 및 탄성 관련 변수를 각각 계산하는 점도 및 탄성 산출모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 뉴턴/비뉴턴 유체의 유변학적 특성 측정을 위한 진동형 계측시스템
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제1 항에 있어서, 상기 실험모듈은,
보 구조물;
상기 보의 한쪽 끝단에 설치되어 보의 진동을 유발하는 진동발생부;
상기 보의 다른 쪽 끝단에 연결된 측정판과, 상기 측정판과의 사이에 유체가 삽입되는 베이스 부재를 구비하는 유체특성 측정부; 및
상기 보의 시작점(x=0)과 임의 지점(x=x1)에서의 가속도를 측정하는 가속도 측정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 뉴턴/비뉴턴 유체의 유변학적 특성 측정을 위한 진동형 계측시스템
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제2 항에 있어서,
상기 실험모듈에서 발생하는 유체에 의한 작용력은,
(ffluid:유체에 의한 작용력, fr: 작용력에 대한 실수부 성분, fi: 작용력에 대한 허수부 성분, b는 실험모듈에서 측정판의 넓이를 측정판과 하부 베이스 부재 사이의 간극의 높이로 나눈 값, Gs: 유체의 저장계수, Gl: 유체의 손실계수, w(x,t): 보의 거동 특성을 나타내는 변위함수, ω: 보의 각 진동수, t: 시간, μ: 유체의 점도)의 식과 같이 유체의 저장계수(Gs)와 손실계수(Gl)로 구성되는 것을 특징으로 하는 뉴턴/비뉴턴 유체의 유변학적 특성 측정을 위한 진동형 계측시스템
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제1 항에 있어서,
상기 점도 및 탄성 산출모듈은, 유체에 의한 작용력이 없을 때의 실험적 전달함수와 이론적 전달함수의 차가 0이 되는 보의 파수(kb)를 뉴튼 랩슨법(Newton-Rapson method)으로 계산하여, 상기 실험모듈에 사용된 보의 파수(kb)를 구하는 것을 특징으로 하는 뉴턴/비뉴턴 유체의 유변학적 특성 측정을 위한 진동형 계측시스템
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제4 항에 있어서,
상기 점도 및 탄성 산출모듈은, 상기 계산된 보의 파수(kb) 및 유체에 의한 작용력이 있을 때의 실험적 전달함수와 이론적 전달함수를 이용하여, 상기 실험적 전달함수와 이론적 전달함수의 차가 0이 되는 작용력(ffluid)을 뉴튼 랩슨법으로 계산하여, 유체의 저장계수(Gs)와 손실계수(Gl)를 계산하는 것을 특징으로 하는 뉴턴/비뉴턴 유체의 유변학적 특성 측정을 위한 진동형 계측시스템
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보의 한쪽 끝단은 강제적으로 변위를 일으켜 보의 진동을 유발하고, 보의 다른쪽 끝단은 물성을 측정하고자 하는 유체를 접촉시켜, 유체와 구조물 간에 단순 전단 변형(simple shear)에 의해 작용력을 발생하도록 실험모듈을 구성하는 제1 단계;
상기 실험모듈에서 유체에 의한 작용력이 있을 때와 없을 때의 보 위의 두 지점(x=0 및 x=x1)의 가속도를 각각 측정하여, 상기 두 지점에서의 유체에 의한 작용력이 있을 때와 없을 때의 실험적 전달함수를 각각 얻는 제2 단계;
상기 제2 단계에서 유체에 의한 작용력이 없을 때 얻은 실험적 전달함수와 이론적 전달함수를 사용하여, 수치해석적 방법으로 상기 실험모듈에 사용된 보의 파수(kb)를 계산하는 제3 단계; 및
상기 제3 단계에서 계산된 보의 파수(kb) 및, 상기 제2 단계에서 유체에 의한 작용력이 있을 때 얻은 실험적 전달함수와 이론적 전달함수를 사용하여, 수치해석적 방법으로 유체에 의한 작용력(ffluid)을 계산하여, 유체의 점도와 탄성 관련 변수를 계산하는 제4 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 뉴턴/비뉴턴 유체의 유변학적 특성 측정을 위한 진동형 계측방법
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제6 항에 있어서, 상기 제3 단계는,
유체에 의한 작용력이 없을 때의 실험적 전달함수와 이론적 전달함수의 차가 0이 되는 보의 파수(kb)를 뉴튼 랩슨법(Newton-Rapson method)으로 계산하여, 상기 실험모듈에 사용된 보의 파수(kb)를 구하는 것을 특징으로 하는 뉴턴/비뉴턴 유체의 유변학적 특성 측정을 위한 진동형 계측방법
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제7 항에 있어서, 상기 제4 단계는,
제3 단계에서 계산된 보의 파수(kb) 및 유체에 의한 작용력이 있을 때의 실험적 전달함수와 이론적 전달함수를 이용하여, 상기 실험적 전달함수와 이론적 전달함수의 차가 0이 되는 작용력(ffluid)을 뉴튼 랩슨법으로 계산하여, 유체의 저장계수(Gs)와 손실계수(Gl)를 계산하는 것을 특징으로 하는 뉴턴/비뉴턴 유체의 유변학적 특성 측정을 위한 진동형 계측방법
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제8 항에 있어서, 상기 제4 단계는,
상기 계산된 작용력(ffluid)을 상기 실험모듈에서 발생하는 유체에 의한 작용력 모델인,
(ffluid:유체에 의한 작용력, fr: 작용력에 대한 실수부 성분, fi: 작용력에 대한 허수부 성분, b는 실험모듈에서 측정판의 넓이를 측정판과 하부 베이스 부재 사이의 간극의 높이로 나눈 값, Gs: 유체의 저장계수, Gl: 유체의 손실계수, w(x,t): 보의 거동 특성을 나타내는 변위함수, ω: 보의 각 진동수, t: 시간, μ: 유체의 점도)의 식에 대입하여, 유체의 저장계수(Gs)와 손실계수(Gl)를 구하는 것을 특징으로 하는 뉴턴/비뉴턴 유체의 유변학적 특성 측정을 위한 진동형 계측방법
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