경희대학교 기계공학과 기계공학실험 리포트 구조물 가진실험 (진동분야)

목차

1. 개요 및 실험목적

2. 배경이론
1) Resonant Frequency
2) Fourier TransForm

3. 실험1 - 1층 구조물 자긴 공명주파수 실험
1) 실험 과정
2) 실험 결과 분석

4. 실험2 - 공명주파수를 통한 스마트제어기 제작 실험
1) 실험 과정
2) 실험 결과 분석
3) LabView Block diagram 분석

5. 참고문헌

본문내용

1. 개요 및 실험목적
공진 현상과 현상을 발생시키는 공진 주파수에 대한 이해가 가장큰 목적이다. 이러한 공진현상에 대해 깊이감 있게 이해해야 하는 이유는 공진 현상은 어떤 물리적 시스템에있어 동적 상황에 대한 해석에 굉장히 중요한 파라미터 요소로 작용하기 때문이다. 또한 공학적 문제에서 물리적 시스템은 전기적 시스템과 필연되는 경우가 많은데 전기적 회로에서도 공진 회로 공진주파수의 개념으로 기계적 진동에서의 공진 메커니즘과 흡사하게 적용되며 회로분석에 중요한 키워드가 되기 때문에 본 실험이 갖는 의의는 크다고 할 수있다.

2. 배경이론
2-1 Resonant Frequency (공진 주파수)
기계적 진동 (vibration)
기계적 공진 현상을 발생시키는 공진 주파수는 1자유도계의 spring-mass-system 도입으로 설명이 편리해진다. 그림과 식의 유도과정은 아래와 같다.

공진(Resonance) :
기계나 구조물에 외력이 작용하고 있을 때, 그 외력에 의한 진동수가 기계가 구조물의 고유진동수와 일치하면 매우 큰 진동현상이 발생한다. 이를 공진이라고 부르며 외부로부터 진동에너지가 점점 진동계에 유입되어 진동의 진폭이 커지게 되는 것을 의미한다. 식으로는 다음과 같이 표현 할 수 있다.

2-2 Fourier TransForm (푸리에 변환)
계측신호의 분류 :
신호는 시간변화에 따라 계측기에 기록되는데 , 시간에 대한 연속적인 값을 갖는 신호를 연속신호(Continuous signal) , 수열의 형태로 연속신호를 샘플링한 신호를 이산신호 (Discrete signal) 라고한다. 현실에서 센서를 통해 계측되는 대분의 신호는 이산신호의 형태로 저장되며, 퓨리에 변환은 이러한 신호를 주파수의 값으로 해석하는 과정이라고 할 수 있다.

Fourier Transform (FT)
시간과 주파수영역의 신호는 퓨리에 변환(Fourier transform)을 통하여 서로간의 domain으로 변환이 가능하다.

참고 자료

Figliola, Beasley, 강보선, 곽문규, 박익근, 박희재, 송명호, 정상화, Figliola, R. S, and Beasley, Donald E. 기계계측공학 / Richard S. Figliola, Donald E. Beasley 지음 ; 강보선 [외] 옮김 (2016) ~p125
장승호. (알기 쉬운) 기계진동학 = Mechanical Vibration : 이론해석과 실전응용 / 장승호 지음 (2017). ~p102
[네이버 지식백과] 고속푸리에변환 [fast Fourier transform, 高速─變換] (두산백과)
https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1921660&cid=50376&categoryId=50376
[네이버 지식백과] DFT [Discrete Fourier Transform] - 이산 푸리에 변환 (지형 공간정보체계 용어사전, 2016. 1. 3., 이강원, 손호웅)
https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3475335&cid=58439&categoryId=58439
[기계공학실험 매뉴얼], 『실험6_실험메뉴얼 』, 한도연 (로봇공학연구실)
[기계공학실험 강의자료], 『실험6_강의영상 』, 한도연 (로봇공학연구실)
[네이버 지식백과] 푸리에 변환 [fourier transform] (파퓰러음악용어사전 & 클래식음악용어사전, 2002. 1. 28., 삼호뮤직 편집부)
https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=5826931&cid=64656&categoryId=64656
[네이버 지식백과] 라플라스 변환 [Laplace transformation, -變換] (전기용어사전, 2011. 1. 10., 김동희, 유도현, 육재호, 윤만수, 이상희, 임경범, 정해상)
https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3405053&cid=47324&categoryId=47324
Figliola, Beasley, 강보선, 곽문규, 박익근, 박희재, 송명호, 정상화, Figliola, R. S, and Beasley, Donald E. 기계계측공학 / Richard S. Figliola, Donald E. Beasley 지음 ; 강보선 [외] 옮김 (2016) ~p125
장승호. (알기 쉬운) 기계진동학 = Mechanical Vibration : 이론해석과 실전응용 / 장승호 지음 (2017). ~p102
Kreyszig, Norminton, 서진헌, Kreyszig, Erwin, Kreyszig, Herbert, and Norminton, E. J. (Kreyszig) 공업수학 / Erwin Kreyszig 저 ; 서진헌 [외] 공역 (2012).