부산대학교 기계공학응용실험 기계시스템 운동의 가시화 기초 진동 실험

목차

1. 실험목적 및 이론
2. 실험장치 및 방법
3. 실험결과 및 분석
4. 결론 및 고찰
5. 참고문헌

본문내용

1. 실험목적 및 이론

1) 실험목적
다자유도 시스템의 운동방정식은 손으로 풀기가 불가능하므로 컴퓨터를 이용하여 운동방정식을 풀어야 한다. 본 실험에서는 컴퓨터를 이용하여 기계시스템의 운동을 시뮬레이션하고, 시뮬레이션 결과를 가시화하는 예제를 통하여 컴퓨터를 이용한 시뮬레이션 방법을 배운다.
해석의 예로서 1/2차량을 모델링한 뒤, 노면의 요철로부터 기인한 지면반력이 타이어 및 현가장치를 거치면서 어떻게 감소하는지 확인한다.

2) 실험내용
먼저 1 자유도 시스템을 이용하여 스프링과 댐퍼의 기능을 이해하고 부족감쇠와 과감쇠의 의미를 파악한다. 또한, 바퀴 하나와 차체로 이루어진 2자유도 시스템인 1/4차량에 대하여 분석한 후에 이를 바퀴 2개와 차체로 이루어진 1/2차량으로 확대한다. 1/2차량은 차체의 수직 방향 운동, 횡축 주위의 회전을 의미하는 피칭운동, 앞바퀴의 수직운동 및 뒷바퀴의 수직운동을 포함하게 된다. 구성된 운동방정식을 풀기 위한 컴퓨터 프로그래밍을 간략히 소개하며, 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하여 차량이 장애물을 통과할 때 생겨나는 운동을 파악한다. 차량의 동적응답을 그래프로 출력하여 분석하며, 차량의 실제 운동 모습을 컴퓨터로 가시화한다. 차량 서스펜션의 데이터를 바꾸어 가면서 서스펜션 스프링 및 댐퍼가 차량의 거동에 미치는 영향을 분석한다.

3) 실험이론
① 시스템의 자유도
시스템의 자유도란 시스템의 형상을 나타내는 데 필요한 최소한의 좌표수를 뜻한다. ② 스프링으로 연결된 1 자유도 시스템 수직방향으로만 운동하는 질량-스프링-댐퍼 시스템도 변위 x를 알면 형태가 정해지므로 자도가 1이다. 시스템에 외력 F(t)=F _{0} coswt가 작용할 때 뉴턴의 운동방정식에 의해 다음과 같은 식을 얻을 수 있다.

참고 자료

기계공학실험교재편찬회, 기계공학 응용실험, 청문각, 2009