[경북대학교]기계공학실험 진동실험 실험보고서

소개글

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목차

1. 실험 목적
2. 실험 관련 이론
3. 실험 방법
4. 실험 결과
5. 고찰

본문내용

실험 1에서는 외력이 작용하지 않을 때(free vibration) 감쇠(damper)의 유무에 따른 진동의 파형과 감쇠가 있을 때 댐퍼와 로터(rotor) 사이의 거리에 따라 변화하는 대수 감소와 감쇠비를 계산하여 그래프를 작성하고 물리적 의미에 대해 알아보았다.
감쇠가 없을 때(undamped) 이론적으로 감쇠비는 0이 되므로 진동의 파형에서 진폭은 변화하지 않는다. 실험 결과 파형의 그래프에서도 진동 감쇠가 없을 때 진폭이 거의 변하지 않았으며, 일정하게 유지되는 것을 확인할 수 있었다. 실제로는 공기저항 등이 감쇠의 요인으로 작용하여 그래프의 파형에서는 확인하지 못한 미세한 감쇠가 있을 것으로 생각된다.
감쇠가 있을 때 진동의 파형은 진폭과 위상각의 변화가 발생하며 지수함수모양으로(exponential) 진폭이 감소할 것이다. 실험결과 그래프에서도 이를 확인할 수 있다.
댐퍼와 로터 사이의 거리가 1mm~9mm로 증가할 때 대수 감소와 감쇠비가 감소하는 결과를 얻었다. 댐퍼가 자성을 이용한 장치이기 때문에 댐퍼와 로터 사이의 거리가 멀어지면 자성과 로터의 거리가 늘어나기 때문에 자성이 로터의 운동(에너지)을 방해(흡수)하는 힘이 줄어든 것으로 볼 수 있다. 따라서, 댐퍼와 로터 사이의 거리가 짧을수록 자성의 영향이 크기 때문에 θ_0에서 θ_1로 갈 때 큰 감소가 발생한다. 또한 댐퍼와 로터 사이의 거리가 멀어질수록 감쇠의 크기는 줄어들게 되므로 감쇠계수와 임계 감쇠계수의 비로 표현되는 감쇠비도 감소한 것이다. 대수 감소와 감쇠비의 관계식 δ=2πζ/√(1-ζ^2 ) 을 통해 감쇠비가 감소하면 대수 감소가 감소할 것임을 알 수 있으며, 결과표를 이용해 작성한 감쇠비에 대한 대수 감소 그래프에서 관계식이 성립하는 것을 확인할 수 있다.
실험결과표에서 θ_0에서 θ_1로 시간 간격이 댐퍼와 로터 사이의 거리가 변화해도 비슷하다. 이는 주기와 그 역수의 관계를 가지는 진동수는 감쇠의 크기에 영향을 받지 않는다는 것을 나타내며, 댐퍼와 로터 사이의 거리가 멀어져서 감쇠의 크기가 작아질수록 진동체가 진동하는 시간이 길어질 것이다.

참고 자료

없음