There has been increasing interest recently in the design of smart systems based ons elastic structure. Among such structures, buckled elastic sheets in which both edges are clamped have attracted much attention because they exhibit novel dynamic behavior, namely, periodic snap-through. In this study, the dynamic responses of tandem snap-through models in a uniform flow are investigated experimentally. The critical velocity at which they commence periodic snapping motion from the equilibrium state is examined by varying the gap distance and the initial buckled shape of the tandem sheets. The dynamics of the two sheets, such as their frequency and phase difference, are studied in the case where the sheets undergo oscillating motion. Regardless of the gap distance, they exhibit limited snapping shapes that are quite different from those of flag models. Accordingly, the bending energy of the sheets has almost the same value independent of gap distance. This provides valuable insight of relevance to the design of tandem energy harvesting systems based on multiple snap-through models.
최근 탄성 구조를 이용한 스마트 시스템을 설계하기 위한 관심이 증가하고 있다. 탄성 구조를 이용한 다양한 모양 가운데 스냅스루 운동은 그것이 운동할 때 다이나믹한 스냅핑 모습을 나타내기 때문에 빠르게 대두 되었다. 본 연구에서는 단일유동 내에 앞뒤로 존재하는 두 탄성 시트의 스냅스루 운동에 대해 실험적으로 살펴보았다. 두 탄성 시트의 임계 유속에 대해 살펴보고, 진동수, 위상차, 그리고 굽힘 에너지를 계산하였다. 첫째, 탄성 시트의 임계 유속은 두 모델 사이의 거리와 기하학적 변수에 대해 살펴보았다. 둘째, 복잡하고 불규칙한 모습을 보이는 깃발 모델과는 달리, 스냅스루 모델은 작용하는 유속과 두 모델사이의 거리가 변 하더라도 운동시 제한된 모양 내에서 움직인다. 굽힘 에너지는 시트의 국부적인 곡률들의 합에 비례하기 때문에, 운동시 제한된 모양을 보이는 스냅스루 모델은 거리와 유속이 변하더라도 앞 모델과 뒷 모델 모두 비슷한 성능을 낼 것이라 예상할 수 있다. 실제 성능을 계산하지는 않았지만, 이 결과는 스냅스루 모델을 이용하여 나란한 에너지 하베스팅 모델을 설계할 때 통찰력을 가져다 줄 것으로 기대한다.
