경희대학교 기계공학과 기계공학실험 충격해머를 이용한 빔의 자유진동모드 해석실험 7번

목차

1. 실험 7번 엑셀-10mm.xlsx
2. 실험 7번 엑셀-3mm.xlsx
3. 실험 7번 엑셀-5mm.xlsx
4. 실험 7번 보고서.hwp

본문내용

1. 주파수 응답함수 한 개에 대해서 주파수를 x축으로 하여 그래프를 그리고 고유진동수 분석하시오. 같은 데이터를 이용하여 Nyquist선도를 그려보시오.

위 그래프는 충격해머로 3mm 두께 빔을 10mm 위치에서 쳤을 때의 데이터 값을 그래프로 표현한 것이다. x축은 주파수를 나타내며 y축은 진폭을 나타낸다. 빔의 재료가 가진 고유진동수와 충격해머로 가한 진동수가 같아지면 진폭이 급격히 상승하는 곳이 존재한다. 이를 공진점이라 하며 이때의 주파수를 공진주파수, 진동수를 고유진동수라고 말한다. 이를 바탕으로 물체의 고유진동수를 판단할 수 있다. 3mm 빔은 각각 다른 3개의 주파수에서 공진이 일어나고 5mm 빔은 각각 다른 2개의 주파수에서 공진이 일어난다. 마지막으로 10mm 빔은 1개의 주파수에서 공진이 일어나는 것을 확인할 수 있다.

Nyquist 선도
피드백 자동 제어계의 일순(一巡) 전달 함수의 주파수 응답을 벡터 궤적으로 나타낸 그림. 자동 제어계를 임의의 점에서 열고, 일순하여 얻어지는 주파수 전달함수의 특성을 나타내는 이 그림은 신호가 피드백함으로써 증대해 가는지 어떤지를 나타내고 있다. 나이키스트의 안정 판별법으로서 피드백 자동 제어계의 안정도를 판별할 때 쓰인다. 장점으로는 전 주파수에 걸쳐 주파수응답 특성을 살필 수 있다는 점과 안정도 정보뿐만 아니라 과도응답, 정상상태의 오차와 관련된 정보도 얻을 수 있다는 점이다.
단점으로는 전달함수 내 각각의 인자들의 영향을 분명하게 살필 수 없다는 것과 직관적이지 못하다는 것이다. 자동제어 및 신호처리에 사용된다. 보편적으로 안정도 평가에 사용된다.

2. 각 빔의 고유진동수 분석, 이론 내용과 비교하시오.
고유 진동수 분석
그래프를 보면 급격한 위상 변화를 보인 후 다시 제자리로 돌아오는 구간들이 있다. 이 점들은 외부에서 준 충격과 물질의 진동수가 상호작용으로 인해 진동수가 급격히 커지는 것으로 고유진동수를 의미한다.

참고 자료

기계공학실험 실험매뉴얼 (충격해머를 이용한 빔의 자유진동모드 해석)
기계공학실험 실험매뉴얼 (구조물 가진실험)
자유진동모드 해석 부록
네이버, “Nyquist 선도”
구글, “Matlab animation”

압축파일 내 파일목록

실험 7번 엑셀-10mm.xlsx
실험 7번 엑셀-3mm.xlsx
실험 7번 엑셀-5mm.xlsx
실험 7번 보고서.hwp