아주대 기계공학응용실험 실험1 진동학 응용실험 결과보고서 22년 1학기

소개

기응실 22년 1학기 진동학실험 결과보고서입니다. 감점항목 및 개선점을 본문에 첨부하였습니다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론
3. 실험 장치
4. 실험 방법
5. 실험 결과 및 고찰
6. 결 론
7. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 목적
이번 실험의 목적은 외팔보를 진동시켜 측정한 자유 진동 응답과 고체역학 이론을 이용하여 외팔보의 등가 진동계를 구성하고, 이 등가 진동계가 얼마나 정확한지 확인하는 것이다. 또한 외팔보 끝에 질량이 더해졌을 때와 그렇지 않을 때의 차이를 확인한다.

2. 실험 이론
1) 진동계

그림 1. 1자유도 진동계의 요소
진동이란 평형 위치를 중심으로 물체가 반복적으로 흔들리는 현상을 의미한다. 질량 요소(), 강성 요소(), 감쇠 요소()로 구성된 1자유도 진동계의 운동방정식은 가 된다. 이 때 는 시간에 따른 진동 변위, 는 시간에 따른 가진력이다. 이 운동방정식은 제차해 와 비제차해 를 가지며 이 둘의 합이 운동방정식의 일반해가 된다. 제차해는 시간이 지나면 사라지기 때문에 비제차해를 중점으로 본다. 가진력 일 때 비제차해 와 그 진폭 은 다음과 같다.

2) 고유 주파수
진동계의 고유 주파수 이며, 가진 주파수 가 에 가까울수록 의 진폭 가 증가한다. 따라서 진동 저감을 위해서는 진동 구조물의 고유 주파수를 알아내는 것이 중요하다. 실제 진동계를 측정할 때는 운동방정식의 요소를 모르는 상태이기 때문에 고유 주파수를 구하기 위해 다른 방법을 사용해야 한다. 주파수 응답함수 에서 구하는 방법과 자유 진동 응답 에서 구하는 방법이 있다.

① 주파수 응답함수 로부터 고유 주파수를 얻는 방법
진동계의 응답은 시간 영역의 함수로 나타낼 수도 있지만 주파수 영역의 함수로 나타낼 수도 있다. 이를 주파수 응답함수 라 하며, 주파수 응답함수를 이용하여 가진 주파수에 따른 응답의 상대적인 크기를 알 수 있다. 주파수 응답함수는 진동계의 가진력과 응답을 측정한 후 푸리에 변환을 통해 구할 수 있다. 주파수 응답함수의 식과 그래프는 다음과 같다. 또한 데이터 피팅 기법을 이용하여 , , 를 구할 수 있다.

참고자료

· Singiresu S. Rao, Mechanical Vibrations 제6판(2019), Pearson.
· 이병옥 외, 기계공학실험(2016), 한티미디어.