[기계공학실험] 자유도진동계의 강제진동-기저가진

목차

1. 실험 제목 : 1자유도 진동계의 강제진동 - 기저 가진

2. 실험 목적

3. 실험 이론
① 기저 가진 (Base Excitation)
② 실험 모드 해석 이론
<1 가진(Excitation) 실험모드해석>

4. 실험 방법

5. 실험 결과

6. 토 의

7. 참고자료

본문내용

6. 토 의

이번 실험은 가진이 있는 진동계에서 여러 주파수의 가진에 따른 진폭을 구하고 이를 이용하여 공진 주파수를 구하는 것이 목적이었다. 실험의 결과를 보면 7.8Hz에서 8Hz구간 사이에 위상차가 90도가 되며 7.6Hz일때 진폭비가 최대가 됨을 알 수 있다. 즉, 그 구간에서 공진이 일어남을 알 수 가 있다. 1자유도 진동계 자유진동의 고유주파수와 가진기의 가진주파수가 일치하는 부근에서 진폭은 최대가 되며 위상차는 90도 남을 알게 됐다. 스프링의 고유 주파수에 가진기의 가진 주파수가 더해져서 진폭이 최대가 되는 것이다. 공진은 우리의 실 생활에서도 접할 수 있는 부분이다. 유명한 예로 타코마 내로즈 다리가 있다. 다리에 불던 바람이 전체 구조물의 공진을 일으켜 붕괴된 다리이다. 다리의 고유주파수에 가까운 주파수로 불던 바람이 구조물과 공진하여 점점 큰 진폭으로 흔들리게 되었고 이로인해 하중을 견디지 못하고 붕괴되고 말았다. 이번 실험은 타코마 내로즈 다리에 비유하자면 다리는 스프링이 되고 다리주위에 불던 바람은 가진기가 되는 것이다. 가진기가 스프링의 고유주파수 부근에서 주기 운동을 하면 진폭이 최대가 되는 것으로 공진현상이 일어 났음을 알 수 있다.

이번 실험에서 구한 공진 주파수는 7.8Hz였다. 1자유도 진동계 자유 진동에서의 고유 주파수와 비교해 보면 거의 비슷하게 나왔음을 알 수 있다. 물론 결과 값이 완전히 일치하진 않았는데 이는 공진이란 연속시간 데이터인데 실험결과 얻은것은 이산시간 데이터이기 때문에 약간의 오차가 생기리라 예상할 수 있다. 만약 sampling time을 더 짧게 하면 1자유도 진동계에서의 고유 주파수에 더 가까운 값이 나오리라 예상한다.

참고 자료

기구학, Joseph Edward Shigley, McGraw-HILL. 1997년, 초판
진동학의 기초, 곽문규, 반도출판사, 1996년, 초판
기계공학실험, 기계공학실험교재편찬회, 문운당, 1999년
기계진동 이론과응용, Thomson, 사이텍미디어, 1998년, 4판