기계공학실험2 진동 레포트

본 내용은 " 부산대학교 기계공학실험2 진동 레포트 " 의 원문 자료에서 일부 인용된 것입니다. 2023.09.07

문서 내 토픽

• 1. 자유진동

  자유진동 실험에서는 고유진동수와 감쇠비를 구하고 이 직접 측정 데이터로부터 미지의 진동계 파라미터, 즉 질량관성모멘트, 스프링상수, 감쇠값을 구한다. 비감쇠 자유진동과 감쇠 자유진동 실험을 통해 진폭과 변위, 속도를 측정하여 고유진동수와 질량관성모멘트를 계산하였다. 이때 이론값과 실험값의 차이가 약 25% 정도 발생하였는데, 이는 기록지 속도 측정 오차와 마찰 등의 영향으로 판단된다. 또한 댐핑이 있을 때 정상상태에 더 빨리 도달하는 것을 확인할 수 있었다.

• 2. 강제진동

  강제진동 실험에서는 동확대율(magnification factor) 및 위상각(phase)을 측정하고, 이로부터 고유진동수와 감쇠비를 구한다. 고유진동수로 모터를 회전시켰을 때 빔이 심하게 진동하는 것을 확인할 수 있었고, 이때 기준원과 강제원의 중심이 어긋나서 위상차가 발생하는 것을 관찰하였다. 1000rpm과 1200rpm에서는 기준원과 강제원이 겹쳐 중심을 구별하기 어려웠는데, 실험 간격을 좁히면 이를 더 잘 관찰할 수 있을 것으로 보인다.

• 3. 진동계 모델링

  실험에 사용된 진동계는 1자유도 회전진동계로, 운동방정식을 정식화하여 이론적으로 진동 특성을 해석할 수 있다. 질량관성모멘트, 스프링상수, 감쇠값 등의 진동계 파라미터를 실험을 통해 구하고 이론값과 비교하였다. 이를 통해 실제 시스템의 동적 거동을 이해하고 설계 시 고려해야 할 사항들을 확인할 수 있었다.

• 4. MATLAB 분석

  MATLAB을 이용하여 주파수비에 따른 확대율과 위상각의 변화를 그래프로 나타내었다. 이를 통해 주파수비가 1에 가까워질수록 위상각이 90도에 수렴하고, 감쇠비가 작을수록 주파수비가 1일 때 확대율이 커지는 것을 확인할 수 있었다. 실험에서 측정한 위상각과 이론값의 차이도 관찰할 수 있었다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

• 1. 자유진동

  자유진동은 외부 힘이 작용하지 않는 상태에서 시스템이 자체적으로 진동하는 현상을 말합니다. 이는 시스템의 고유 특성에 의해 결정되며, 감쇠와 복원력의 균형에 의해 진동이 유지됩니다. 자유진동 분석은 시스템의 고유 진동수와 감쇠비를 파악하는 데 중요한 역할을 합니다. 이를 통해 시스템의 동적 특성을 이해하고 설계 및 제어에 활용할 수 있습니다. 자유진동 분석은 기계, 구조, 전기 시스템 등 다양한 분야에서 활용되며, 시스템의 안정성과 성능 향상을 위한 핵심 기술이라고 할 수 있습니다.

• 2. 강제진동

  강제진동은 외부 힘에 의해 시스템이 진동하는 현상을 말합니다. 이는 시스템의 고유 진동수와 외부 힘의 주파수가 일치할 때 공진 현상이 발생하며, 이로 인해 진폭이 크게 증가하게 됩니다. 강제진동 분석은 시스템의 동적 특성을 파악하고 공진 현상을 예측하는 데 중요한 역할을 합니다. 이를 통해 시스템의 설계 및 제어에 활용할 수 있으며, 진동으로 인한 문제를 사전에 방지할 수 있습니다. 강제진동 분석은 기계, 구조, 전기 시스템 등 다양한 분야에서 활용되며, 시스템의 안정성과 성능 향상을 위한 필수적인 기술이라고 할 수 있습니다.

• 3. 진동계 모델링

  진동계 모델링은 실제 시스템의 동적 특성을 수학적으로 표현하는 과정입니다. 이를 통해 시스템의 거동을 예측하고 분석할 수 있습니다. 진동계 모델링은 질량, 스프링, 댐퍼 등의 요소를 이용하여 시스템을 표현하며, 선형 및 비선형 모델, 집중 매개변수 및 분포 매개변수 모델 등 다양한 방법이 사용됩니다. 정확한 모델링은 시스템의 동적 특성을 정확하게 파악하고 제어 및 설계에 활용할 수 있게 해줍니다. 진동계 모델링은 기계, 구조, 전기 시스템 등 다양한 분야에서 활용되며, 시스템의 성능 향상을 위한 핵심 기술이라고 할 수 있습니다.

• 4. MATLAB 분석

  MATLAB은 공학 및 과학 분야에서 널리 사용되는 강력한 수치 해석 및 시뮬레이션 도구입니다. MATLAB을 활용한 진동 분석은 자유진동, 강제진동, 모델링 등 다양한 진동 현상을 효과적으로 분석할 수 있게 해줍니다. MATLAB의 강력한 수치 해석 기능과 시각화 도구를 통해 진동 시스템의 동적 특성을 정확하게 파악할 수 있으며, 이를 바탕으로 시스템의 설계 및 제어에 활용할 수 있습니다. 또한 MATLAB은 다양한 진동 분석 관련 툴박스를 제공하여 사용자의 편의성을 높이고 있습니다. MATLAB을 활용한 진동 분석은 기계, 구조, 전기 시스템 등 다양한 분야에서 필수적인 기술이라고 할 수 있습니다.