공진주파수측정

소개

기계공학 실험 레포트 - 공진주파수 측정

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론
2.1 진동수란?
2.2 고유진동수란?
2.3 진동모드
2.3.1 진동 모드 형상
3.실험장치
1) Vibration Excitor
2) Power Amplifier
3) Function Generator
4) Dynamic Amplifier
5) Strain gage
4. 실험방법
5. 실험결과
5.1 실험에 필요한 물성치
5.2 고유진동수 이론값과 실험값

본문내용

1. 실험 목적
고유 진동수란 각 물체가 가지는 고유한 진동특성을 말하는 것으로, 만일 진동계가 고유 진동수와 동일한 진동수를 가진 외력을 주기적으로 받으면 그 진폭이 무한대로(이론적으로)증가하게 될 것이다. 이렇게 물체가 갖는 고유 진동수와 외력의 진동수가 일치하게 되어 진폭이 증가하는 현상을 공진현상이라고 하며 좋은 예로 미국의 타코마 다리의 붕괴를 들 수 있다.
타코마 다리의 붕괴와 같은 공진현상은 생활 곳곳에서 일어날 수 있으며 우리가 사용하는 여러 가지 기계들에서도 발생할 수 있다. 기계를 설계할 때 공진을 고려하지 않고 설계한다면 타코마 다리의 붕괴와 같은 일이 일어날 수도 있다. 본 실험에서는 공진현상과 관련하여 물체의 고유진동수 측정과 공진에 의한 진동 모드에 대해서 실험하고자 한다.
2. 실험 이론
2.1 진동수란?
진동운동에서 물체가 일정한 왕복운동을 지속적으로 반복하여 보일 때 단위시간당 이러한 반복 운동이 일어난 회수를 진동수라고 한다.
를 진동수, 를 주기, 를 각속도라고 하면, 사이의 관계는 다음과 같다.
2.2 고유진동수란?
어떤 물체가 가진 그 물체만의 고유한 진동수를 말한다. 물체를 포함한 시스템의 진동을 이야기 할 때는 질량, 스프링, 댐퍼를 이용하여 고유진동수를 구할 수 있다. 하나의 질량과 하나의 스프링을 가진 1자유도 진동 시스템의 경우 다음 식을 이용하여 이론적인 고유진동수를 구할 수 있다.
만약 시스템이 n자유도를 갖는다면 n개의 고유진동수를 갖는다고 볼 수 있다.
하지만 질량, 스프링, 댐퍼로 이루어진 진동 시스템이 아닌 경우, 예를 들어 외팔보와 같은 물체 자체가 질량이며 강성을 갖는 스프링인 경우를 연속체라고 하며 연속체는 다양한 형태로 변형이 가능하며 자유도는 무한하다고 볼 수 있다. 이러한 연속체의 경우 고유진동수 또한 무한개가 존재한다.

참고자료

· -위키백과사전
· -진동공학 (백광현교수님 저)
· -진동공학(기계진동) 5판 / William T.Thomson / 사이텍미디어
· -기계공학연구정보센터(METRIC) (http://www.metric.or.kr)