기계공학실험A 24-2 도립진자및능동진동 결과보고서

목차

1. 실험내용에 관한 전반적인 정리
2. 실험결과
3. 실험고찰

본문내용

이번 실험은 진동에 관한 기초를 이해하며, 1 자유도 시스템에 대하여 모델링한 후 이를 자유진동 응답과 강제진동 응답으로 계산하는 실험이었다. 빔에 자유진동과 강제진동이 가해졌을 때 FFT analyser을 이용해 파형, 공진점의 위치, 감쇠비를 알아보았다.

먼저, 자유진동 실험은 빔에 초기 힘을 가한 후 빔의 끝점의 변위를 측정하고 데이터를 통해 시간 변위 그래프로 나타냈다. 빔을 1 자유도로 가정한 후 진동에 관해 모델링한 미분 방정식을 풀고 감쇠비에 따른 시간에 대한 변위 함수를 알 수 있었다. 감쇠비 1 이하의 진동에서의 감쇠비와 임의의 피크점에 대한 관계를 유도함으로써, 실험에서 얻은 진동의 4개의 peak점 진폭들의 비를 이용해 감쇠비를 구할 수 있었다.

의 값을 얻을 수 있었으며 감쇠비 평균은 의 값을 구했다. 오차 발생 원인으로는, 실제 자유진동에서는 1 자유도로 해석할 수 없어 발생한 오차가 주된 요인이다. 또한, 모델링 단계에서 감쇠계수를 유체 점성에 의한 감쇠만을 고려하였으나 실제 감쇠 요인으로는 마찰 감쇠 및 고체 감쇠가 있는데 이 점까지 고려하지 않은 점에서 실제 감쇠비와 실험을 통해 얻은 값에 오차가 있을 것으로 예상된다.

다음으로, 강제 진동 실험에서는 가진기를 이용해 빔에 외부 진동을 가해 진동수와 dB 그래프를 나타냈다. 그래프를 통해 peak가 여러 곳임을 확인하였다. 이는 빔의 자유도가 가정했던 1이 아니며, 다자유도계를 가지므로 각 자유도마다의 공진점임을 알 수 있었다. 1 자유도 가정에 따라 첫 peak점인 12Hz, -69.76dB를 빔의 공진점으로 생각하였다. 공진 대역폭을 선형 보간을 통해 구한 후 감쇠비인 0.039를 구하였다. 실험에서 얻은 값과 Matlab으로 측정한 공진점인 (12.5Hz, -66.7333dB)는 오차를 보였는데, 이는 기기의 분해능이 주된 요인인 것으로 생각된다. 같은 빔에 강제진동과 자유진동을 진행했기에 이론상 감쇠비는 동일해야한다.

참고자료

· 없음