기계공학 응용실험 REPORT실험 항목 번호 : 7번제 목 : IOT 제어분반 / 조 :학 번 :이 름 :실험 일자 : 2021.11.02.(화)제출 일자 : 2021.11.09.(화)담당 조교 :1. IoT 배경, 국내외 동향?배경IOT의 등장배경은 크게 사회?경제적 측면과 기술적 측면으로 나눌 수 있다.먼저 사회?경제적 측면에서 사물인터넷이 등장하게 된 배경은 이동통신사의 마케팅 비용의 증가와 경기 침체 및 와이파이 보급 확대에 따른 사용자당 평균 매출 감소는 이동통신사의 수익률을 악화시켜, 이동통신사들은 사람이 아닌 기계 장치들을 연결하는 쪽으로 관심을 돌리게 되었다.다음으로 IOT가 등장하게 된 배경을 기술적 측면에서 살펴보면 소형화, 고성능, 저전력화, 저가격화 그리고 표준화를 뽑아볼 수 있다. 먼저, 소형화는 MEMS나 나노기술과 같은 반도체 기술의 발전은 전자제품에 사용되는 소자의 크기를 극적으로 작게 만들고 있는 것이다. 저전력화는 다양한 앱세서리 디바이스들이 전력소모를 최소화하기 위해 저전력 블루투스 기술을 채택하고 있는 것이다. 저가격화 측면에서 RFID태그 가격은 2013년 4월 기준으로 지난 18개월간 40% 가량 하락하였으며, MEMS는 지난 5년간 80~90% 정도 하락하였다. 표준화는 표준화된 무선통신방식이나 개방형 표준 인터페이스를 이용해 통신 칩셋들도 표준화 되어, 다른 디바이스들과 데이터를 주고받을 수 있도록 모듈화 되어 제작되었다.[출처: 한국사물인터넷협회, 사물인터넷(IOT)의 이해, https://bit.ly/3EPTzaC]②국내외 동향사물인터넷의 생태계는 지속적으로 확장하고 있고, 시장 참여 기업들은 고유의 영역에서 자신들만의 기술을 개발하고 있다. 스마트 시계류로 대표되는 웨어러블 기기들이 시장에서 수익을 내지 못하면서도 지속적으로 신제품으로 대체되고 새로운 기술을 적용한 스타트업들이 등장하는 것처럼 사물인터넷 생태계는 미래의 어느 날 시장이 폭발하는 그날을 기다리며 준비하고 있다.■ 애플애플은 최적화된 iOS 플랫폼을 연결 및 사용이 가능하도록 지원하고 있고, 스마트 홈, 헬스케어, 자동차, 결제 등으로 그 서비스 분야를 확대하여 iOS 생태계를 구축하고 있다.■ GEGE는 사물인터넷을 산업인터넷 분야에 적용하기 위해 클라우드 기반의 Predix 플랫폼을 개발하여 헬스케어 및 의료 기기 분야는 물론 정밀항공 산업 등에서 세계 최고 수준의 기술을 기반으로 하는 IoT 플랫폼을 추진하고 있다.■ IBM지능형 CEP/분석 플랫폼과 세계 최고의 인공지능 컴퓨터 Watson을 기반으로 대용량, 실시간 데이터에 대한 빅데이터 분석 및 클라우드 등 우수한 기술력과 연계하여 전 세계에서 다양한 IoT 서비스를 구축하고 있으며, 애플과 협력하여 Siri와 Watson의 연계를 통한 지능화된 서비스를 제공할 계획을 가지고 있다.■ 오라클Java와 세계 최고의 DBMS 및 빅데이터 솔루션 기술을 기반으로 IoT 서비스 전 계층의 솔루션을 확보하고 B2B, B2C, P2P 등 모든 영역에서의 서비스를 제공하고 있으며, SPOT(자바 기반 센서 노드), OSCi 게이트웨이, 서버 HW 등이 IoT 기반 기술로 활용되고 있다.■ 시스코Router, Switch 등 네트워크 단에서의 지능형 데이터 처리 기술을 기반으로 네트워크 단에서의 지능화 솔루션 Fog 플랫폼을 개발하여 다수의 대도시 인프라에 적용 중이고, 영국 런던과 미국 샌프란시스코 등에 스마트 시티와 같은 대규모 공공 인프라 구축 사업에 진출하여 협력을 모색하고 있다.■ 퀄컴이통통신 및 AP 관련 칩에서의 기술적 우위와 시장장악력을 기반으로 OS에 독립적인 P2P 프레임워크인 AllJoyn 개발 후 리눅스 재단에 기부하며 AllSeen Alliance를 결성하는 등 오픈소스 플랫홈화를 추진하고 있다.■ 인텔IoT 전용 인텔리전트 프로세서인 Quark와 오픈소스 HW에 대한 기술을 보유하고 있고, 최근 SD카드 크기의 초소형 컴퓨터 Edison의 출시를 앞두고 있으며, Windriver 등 임베디드 리눅스 SW를 비롯한 빅데이터 분석, 처리 및 IoT 공장 자동화 인프라와 관련된 기술력을 보유하고 있어, 공장 자동화와 에너지 관리 분야의 IoT 생태계 구축에 관심을 가지고 최근 Bosch, LG 등과 함께 스마트 홈 표준화 개발에도 참여하고 있다.■ 프리스케일기존의 칩 개발 기술과 더불어 다양한 통신 및 인터페이스를 지원하는 개발형 단말 플랫폼 기술을 보유하고 있다. ARM, Oracle 등과 협력을 통한 IoT 토털 솔루션을 구축 및 시연을 보여주는 등 IoT 생태계 참여를 적극 추진하고 있다.■ 삼성전자삼성전자는 세계 최고의 가전, 반도체 제조 기술을 바탕으로 갤럭시 시리즈로 대표되는 스마트폰과 더불어 Gear/Fit 등 스마트 단말 분야에서 애플과 함께 양강 체제를 구축하고 있다. 삼성은 사물인터넷 디바이스를 위한 반도체 기술과 타이젠으로 대표되는 오픈소스 운영 체제를 독자적으로 보유하고 있으며, 이를 기반으로 스마트 가전을 통한 IoT 생태계 구축을 추진하고 있다.특히 상호 호환성을 추진하는 OIC 컨소시엄을 주도하고, Thread Group에 참여하는 등 사물인터넷 표준화에 활발히 참여하고 있다. 2014년 8월에 삼성은 미국의 사물인터넷 플랫폼기업인 스마트싱스를 2억 달러에 인수하면서 기술 도입과 인재 영입에도 박차를 가하고 있다.■ LG전자LG전자는 안드로이드 기반의 스마트 단말 제조 기술을 기반으로 스마트 가전과 SNS와의 연계를 통한 사용자 친화적인 UI 기술에 강점이 있고, 특히 퀄컴이 주도하고 있는 AllSeen Alliance에도 참여하고 있다. 최근에는 IFA 2014 전시회를 통해 모바일 메신저로 가전 제품과 일상 언어로 대화하는 스마트 홈 서비스를 공개하였으며, 구글 자회사인 네스와 협력하여 오픈소스 사물인터넷 플랫폼인 올조인을 이용한 다양한 서비스를 제공할 계획이다.[출처: 네이버 지식백과, 사물인터넷의 미래-국내외 기업 현황, https://bit.ly/3wlFFKq]2. IoT 개념, 정의사물인터넷(Internet of Things: IoT) 기술은 유비쿼터스 컴간의 개입 없이, 혹은 최소한의 개입으로 센싱, 네트워킹, 그리고 정보 처리 및 교환 등의 기술을 사용하여 사물간에 상호 지능적 관계를 형성하고 서비스화 하는 연결망이라고 할 수 있다. 초연결사회(Hyper Connected Society)를 지향하고 있는 사물인터넷기술은 인터넷을 기반으로 빅데이터와 클라우드 기술 등 다양한 기술이결합한 형태를 띠고 있다. 사물인터넷은 생활 속에서 사물과 사물간의연결을 통하여 인간에게 새로운 가치를 제공하는 것을 목표로 한다.[출처 : 특허 및 논문 DB의 통계적 분석을 통한 IoT 연구동향에 관한 연구 ? 동아대학교 2017.2 https://bit.ly/2ISFlKp]3. IoT 기반 제어 실습 내용?실습 장비(아두이노)②스마트폰 앱 화면③앱인벤터 블록4. IoT Application 기술 및 서비스 조사?헬스케어 분야: ‘스마트워치 스캔워치’사람의 몸과 건강 상태를 측정할 수 있는 건강 센서들이 모바일 앱과 소프트웨어와 함께 속속 개발되고 있다.삼장 박동과 수면 무호흡증을 동시에 측정할 수 있는 스마트워치 '위딩스 스캔워치' (사진=위딩스)프랑스 헬스케어 업체 위딩스(Withings)는 CES2020에서 삼장 박동과 수면 무호흡증을 동시에 측정할 수 있는 스마트워치 스캔워치(ScanWatch)를 선보였다. 이 스마트워치는 심전도와 광학 심장 박동을 위한 광혈류 측정, 수면 무호흡증을 검출 할 수 있는 깊은 수면 분석, 혈액 산소 분석을 위한 경피적산소포화도 측정 할 수 있다. 고비3(GoBe3)는 칼로리 섭취량을 자동으로 추적하고, 거짓말 탐지기 테스트에 사용되는 것과 유사한 기술을 사용해 피부를 통해 스트레스 수준을 감지 할 수 있다. 발렌셀(Valencell)의 혈압 감지 이어폰도 나왔다.[출처: 지디넷, “식물성 돼지고기부터 폴더블PC까지…CES 빛낸 5대 IT 트렌드”, https://bit.ly/3kygcJ9]②생활가전: ‘스마트 냉장고’CJ올리브네트웍스(대표 차인혁)는 LG전자(대표 권봉석)와의 기술 협력을 통보였다고 14일 밝혔다.레시픽은 냉장고 안에 있는 식재료와 냉장고에 축적된 사용자의 데이터를 조합해 고객의 라이프스타일에 맞는 레시피를 추천하고 이와 어울리는 식품을 제안하는 기술이다.CJ올리브네트웍스와 LG전자는 국내 최대 식품기업인 CJ제일제당의 제품 및 레시피 데이터와 LG전자의 스마트 냉장고를 연결해 고객이 가전제품과의 상호작용을 통해 생활 맞춤형 콘텐츠를 제공받을 수 있는 기술을 검증했다.개인화 식품·레시피 추천 인공지능 서비스 '레시픽'(이미지=CJ올리브네트웍스)CJ올리브네트웍스의 DT융합연구소는 지난해 9월부터 LG전자 인공지능연구소와 데이터 기반의 제품·서비스 융합 및 스마트 디바이스를 활용한 R&D 협업을 추진해왔으며, 데이터를 벡터로 변환시켜주는 Food2Vec 기술을 활용해 CJ제일제당의 각종 요리 레시피와 식재료, SNS 식품 리뷰 등의 데이터를 학습시켰다.해당 기술이 적용된 스마트 냉장고를 사용하는 고객은 인공지능으로 이미지나 영상을 인식하는 LG전자의 비전팩(Vision Pack) 기술을 통해 냉장고 안에 있는 식재료를 스마트폰으로 확인할 수 있으며, 자신의 라이프스타일에 맞는 레시피뿐 아니라 이와 함께 어울리는 식품도 추천받을 수 있다.양사의 협력 기술은 LG전자가 CES 2021에서 진행한 ‘LG 퓨처 토크’ 행사 중 비전팩 소개영상에서 공개됐다.영상은 사용자가 냉장고와 연결된 스마트폰으로 냉장고 속 비비고 고추소스(GOTCHU)와 채소 등 식재료를 확인하고, 고객이 선호하는 메뉴 취향을 반영해 비비고 만두 요리 레시피를 추천 받는 내용으로 구성됐다.[출처: 지디넷, ‘AI가 냉장고 안 재료에 따라 레시피 추천한다, https://bit.ly/3o4HJTf]③제조: ‘스마트 팩토리’LG유플러스(대표 황현식)는 한국바스프와 울산 화성공장에 안전관리솔루션과 LTE 전용망을 구축해 안전하게 작업할 수 있는 스마트팩토리를 구축한다고 30일 밝혔다.바스프에 도입된 안전관리솔루션은 실시간 위치기반 관제시스템을 이용한다. 공장 내 설치된 LTE해진다.
기계공학 응용실험 REPORT실험 항목 번호 : 9번제 목 : 링압축에 의한 소성마찰 측정실험분반 / 조 :학 번 :이 름 :실험 일자 : 2021.11.23.(화)제출 일자 : 2021.11.30.(화)1. 실험목적금속 성형 공정에서 금속 유동은 금형 다이로부터 소재로 전달되는 압력에 의해 일어난다. 또한 재료와 금형 다이 접촉면에서의 마찰 조건은 금속유동, 표면형성, 내부결함, 금형 다이에 작용하는 응력, 성형 에너지 등에 큰 영향을 미친다. 그러므로 금속 성형 공정에서의 마찰 조건을 판단하는 것이 중요한 문제가 된다. 금속성형에서 마찰조건과 윤활 상태를 평가하기 위하여 링 압축 실험을 가장 많이 이용하며, 본 장에서는 이 링 압축 실험을 통하여 마찰전단상수(m)를 측정하도록 한다.2. 실험 장치 및 방법1)실험장치? 유압프레스? 하중 변위 측정기? 버니어 캘리퍼스? 링 시편? 윤활제 : Graphite(흑연계),MoS _{ 2} (이황화 몰리브덴)[유압프레스][하중 변위 측정기][링시편]2)실험방법① 외경:18mm, 내경:9mm, 높이:6mm(외경:내경:높이 = 6:3:2)인 링 시편을 준비한다.② 시편을 압축 프레스와 연결된 다이의 중간에 맞춰 놓고 유압을 높여 20t까지 가한다.③ 하중이 가해진 링 시편의 외경, 내경, 높이를 버니어 캘리퍼스를 이용하여 측정한다.④ 준비한 링 시편에 윤활제(흑연계)를 바르고 ?~③과정을 반복한다.⑤ 윤활제를 이황화 몰리브덴으로 바꾸어 ?~③과정을 반복한다.3. 실험결과높이 감소율{H _{i} -H _{f}} over {H _{i}} ` TIMES ~100(%) (H _{i}=처음 높이,H _{ f}=나중 높이 )내경 변화율{D _{i} -D _{f}} over {D _{i}} ` TIMES ~100(%) (D _{i} `=처음`지름`,``D _{f} =나중`반지름 )바깥지름(mm)안지름(mm)높이(mm)무윤활전1896후20.38.14.4변화율(%)9.99999626.66666Graphite(흑연계)전1896후20.78.654.3변화율(%)3.88889328.33333MoS _{ 2}(이황화몰리브덴)전1896후21.48.74.2변화율(%)3.333335301) 무윤활점이 m = 0.7 선에 걸치므로 마찰전단상수 m = 0.7 이다.2)Graphite(흑연계)높이 감소율이 28.33333% 이고 m=0.3 일때 : 안지름 감소율 : 3%높이 감소율이 28.33333% 이고 m=0.5 일때 : 안지름 감소율 : 8%보간법을 사용하면 마찰전단상수m=0.3+ {3.888893 - 3 } over {8-3 } TIMES(0.5-0.3) = 0.336 이다.3)MoS _{ 2} (이황화몰리브덴)높이 감소율이 30% 이고 m=0.3 일때 : 안지름 감소율 : 3%높이 감소율이 30% 이고 m=0.5 일때 : 안지름 감소율 : 8%보간법을 사용하면 마찰전단상수m=0.3+ {3.333335 - 3 } over {8-3 } TIMES(0.5-0.3) = 0.313 이다.4. 고찰실험 결과 다음과 같은 마찰전단상수 m을 얻을 수 있었다.- 무윤활 상태 : m = 0.7- Graphite 윤활 상태 : m = 0.336- 이황화몰리브덴 윤활 상태 : m = 0.313이론적으로 무윤활 상태의 마찰전단상수는 0.7
REPORT과목명 :분 반 :학 과 :학 번 :성 명 :교수님 :제출일 :1. 서론본 실험은 스트레인 게이지를 이용하여 스트레인 측정 원리를 이해하고, 스트레인 게이지에서 얻어진 PC 데이터 처리 방법 습득하고, Stress(σ)-Strain(ε) 관계를 이해하고 탄성계수(E)를 구하는 방법을 확인하는 것을 목적으로 한다.본 보고서는 서론, 본론, 결론으로 이루어져있다. 서론에는 이 보고서의 목적과 실험의 목적이 담겨있다. 본론에는 실험순서 및 방법, 실험장치, 이론적배경, 실험결과 및 고찰이 담겨있다. 마지막으로, 결론에는 실험요약 및 개인적인 견해가 담겨있다.2. 본론1)실험순서 및 방법① 사포(100-220-400-600-1000)로 시편을 연마 : 각 과정마다 5~10분씩 진행② 아세톤으로 시편 닦기③ 스트레인 게이지 부착④ 게이지 터미널 부착⑤ 납땜2)실험장치 및 구성?수직형 이송장치(하중장치) ?사포?PC ?아세톤?스트레인 게이지 ?순간접착제(금속용)?인장 압축용 로드셀 ?게이지터미널?Signal Station그림 1 실험장치3) 이론적배경? Hook’s lawdelta ` PROPTO P,delta ` PROPTO l,delta ` PROPTO {1} over {A} →delta ` PROPTO {P``l} over {A} →delta `= {kP``l} over {A}이때,k`= {1} over {E}이므로delta `=` {P``l} over {AE}이다.E` BULLET {delta } over {l} `=` {P} over {A} ````````````````````````( {delta } over {l} = epsilon ,` {P} over {A} `=` sigma ) →sigma `=`E`` epsilon ??? 식(1)② 굽힘 모멘트M`=W(l-a)??? 식(2)③ 굽힘 응력sigma `=` {M} over {Z} `=` {MC} over {I _{z}} =` {6M} over {bh ^{2}} ??? 식(3)(Z`=` {bh ^{2}} over {6} = {I _{z}} over {C},I _{z} = {bh ^{3}} over {12} = int _{} ^{} {y ^{2} dA})식(1)과 식(3)을 같다고 놓으면 다음과 같은 식을 얻을 수 있다.E`` epsilon `=` {6M} over {bh ^{2}} ??? 식(4)이 식에 식(2)를 대입하면,`E `epsilon `=` {6W(l-a)} over {bh ^{2}} ``을 구할 수 있고, 이를 탄성계수(E)에 대해서 나타내면 다음과 같다.`E`=` {6W(l-a)} over { epsilon` bh ^{2}} ``이번 실험에서는 쿼터 브릿지를 사용하였기 때문에, 추후 보정계수 4를 곱해주어 탄성계수를 계산하여야 한다.4) 실험결과? 치수그림 2 외팔보의 치수 및 하중a=94.20 mm, b=49.90 mm, l=258.70 mm, h= 5.90 mm로 측정되었다.②그래프그림 3 W-t그래프그림 4 ε-t그래프그림 5 W-ε그래프③W-ε그래프에서 기울기 피팅을 이용한 종탄성계수(E) 값 계산그림 5에서y = 6493.5x + 0.6726, 기울기({W} over {epsilon }) = 6493.5식(4)에서 구한E`=` {6W(l-a)} over {epsilon bh ^{2}} 에a = 94.20mm, b = 49.90mm, l = 258.70mm, h = 5.90mm{W} over {epsilon } = 6493.5kgf 를 대입해서 E를 구하면 다음과 같다.E = 3689.70kgf/mm ^{2} = 36.20GPa(1kgf/mm ^{2} = 9.81Mpa)쿼터 브릿지를 사용했기 때문에 보정계수로 4를 곱해주어야 한다.따라서, 종탄성계수 E = 144.80GPa이다.5)고찰오차를 구해보았는데, 오차율 29.71%는 실험이 제대로 진행된 것이 아니라고 생각한다. 오차의 원인은 다음과 같이 생각해보았다.? 측정 오차시편 SM45C의 치수를 버니어캘리퍼스로 사람이 측정하였으므로 기초측정 단계에서 오차가 발생했을 것이다.? 스트레인 게이지 부착 문제스트레인 게이지를 SM45C 시편과 완전히 평행하게 붙이지 못한 것에서 오차가 발생할 수 있다.? 쿼터 브릿지 사용으로 인한 오차스트레인 게이지를 4개 쓴 풀 브릿지가 아닌 1개를 쓴 쿼터 브릿지를 통해 얻은 데이터에 4배를 곱해주었기 때문에 오차 역시 4배 증가한다.3. 결론스트레인 게이지를 이용하여 하중-변형률의 관계를 통해 탄성계수를 구해보는 실험이었다. 변형률은 1/1000정도의 미세한 길이변화를 일으켜서 직접 측정하기 어렵기 때문에, 저항을 통해 간접적으로 측정하는 도구가 스트레인 게이지라는 점을 알았다.스트레인 게이지 부착 후 시간에 따른 하중과 변형률에 대한 데이터를 얻었다. 하중-시간 그래프와 변형률-시간 그래프의 양상이 같음을 보아 실험이 제대로 이루어졌음을 짐작하였다. 그리고 그 둘은 선형적 관계임을 알 수 있다.
기계공학 응용실험 REPORT실험 항목 번호 : 6번제 목 : 기초진동 실험분반 / 조 :학 번 :이 름 :실험 일자 : 2021.10.26.(화)제출 일자 : 2021.11.02.(화)1. 실험목적본 실험의 목적은 1 자유도 강체 보 진동계의 자유진동, 강제진동 실험을 통해 진동의 실험해석과 관련된 실험 기법, 개념을 습득하는 것이다.2. 실험내용 및 이론(1) 실험내용본 실험에서는 보와 스프링, 점성 감쇠기로 구성된 1 자유도 진동구조물의 자유 진동과 강제 진동의 특성을 실험으로 측정하고 분석한다.자유 진동 실험에서는 강체 보에 초기 처짐 변위를 부과하여 자유 진동 응답을 발생시켜서 진동 주기와 진동 파형을 측정한다. 강제 진동 실험에서는 보에 설치된 가진 모터를 작동하여 불평형 관성력에 의한 조화 가진력을 발생시켜 진동계를 가진시키고, 그에 따른 조화 가진 응답을 측정, 분석한다.자유 진동 실험에서는 고유 진동수와 감쇠 비를 구하고 직접 측정한 데이터로부터 미지의 진동계 파라미터, 즉 질량 관성모멘트, 스프링 상수, 감쇠 값을 구한다. 그리고 강제 진동 실험에서는 동확대율(magnification factor) 및 위상각(phase)을 측정하고, 이로부터 고유 진동수와 감쇠 비를 구한다.(2) 이론적 배경실험 대상 진동계는 비교적 간단한 구조의 1 자유도 회전 진동계로 운동방정식을 정식화해서 이론적으로 진동 특성을 해석할 수 있다.운동방정식 정식화에서 강체 보의 회전 지지부에서의 회전마찰은 무시하고, 보를 지지하고 있는 코일 스프링과 대시 포트(dash pot) 감쇠기는 선형성을 가지는 것으로 가정한다. 회전 지지점을 A로 하면, A점에 대한 회전운동방정식은I _{A} ddot{theta } +C _{t} dot{theta } +K _{t} theta =T _{e} sinwt (8.1)가 된다.이 식에서I _{A} =ML ^{2} /3+M _{m} L _{m} ^{2} ,`````C _{t} =CL _{d} ^{2} ,`````K _{t} =KL _{s}계 감쇠 자유 진동 :theta (t)=[ theta _{0} +( dot{theta } _{0} + omega _{n} theta _{0} )t]e ^{- omega _{n} t} (8.4)? 과감쇠 자유진동 :theta (t)=e ^{- zeta omega _{n} t} LEFT [ {theta _{0} omega _{n} ( zeta + sqrt {zeta ^{2} -1} + dot{theta _{0}}} over {2 omega _{n} sqrt {zeta ^{2} -1}} e ^{omega _{n} sqrt {zeta ^{2} -1} t} - {theta _{0} omega _{n} ( zeta - sqrt {zeta ^{2} -1} )- dot{theta _{0}}} over {2 omega _{n} sqrt {zeta ^{2} -1}} e ^{- omega _{n} sqrt {zeta ^{2} -1} t} RIGHT ] (8.5)여기서,omega _{n} = sqrt {{K _{t}} over {I _{A}}}는 고유진동수,zeta = {C _{t}} over {2 sqrt {I _{A} K _{t}}} 는 감쇠 비이다.자유 진동 실험을 통해서 진동 주기와 진폭 감소율을 측정할 수 있다. 이 직접 측정 자료를 사용하여 진동계의 고유 진동 특성, 즉 고유 진동수omega _{ n}과 감쇠비zeta를 찾아낼 수 있다. 자유 진동 실험을 통해 고유 진동수를 측정하려면 반드시 부족 감쇠 조건으로 진동 실험을 해야한다. 이 때, 측정된 진동수는 감쇠고유진동수f_d (Hz)이고, 이것을 원주파수(circular frequency)로 표현하면omega _{d} =2 pi f _{d} = omega _{n} sqrt {1- zeta ^{2}} (rad/s) 이 된다. 이 관계식으로부터 비감쇠 고유진동수omega _{ n}을 구하려면 감쇠비zeta를 알아야한다. 감쇠비zeta는 자유 진동 진폭의 대수감쇠율(logarithmic decrement)을 측정하여 구할 {C _{t} w} over {K _{t} -I _{A} w ^{2}} RIGHT ) =tan ^{-1} LEFT ( {2 zeta w/w _{n}} over {1-(w/w _{n} ) ^{2}} RIGHT ) =tan ^{-1} LEFT ( {2 zeta r} over {1-r ^{2}} RIGHT ) (8.10)동적응답진폭theta를 정적 각 변위theta _{s} =2mew ^{2} L _{m} /K _{t} 으로 나누면R= theta / theta _{s} = {1} over {sqrt {(1-(w/w _{n} ) ^{2} ) ^{2} +(2 zeta w/w _{n} ) ^{2}}} = {1} over {sqrt {(1-r ^{2} ) ^{2} +(2 zeta r) ^{2}}} (8.11)이 되는데, 이 값을 확대율(magnification factor) 또는 진폭비(amplitude ratio)라고 부른다. 정적 각 변위는 불 평형력 모멘트T _{e} =2me omega ^{2} L _{m}이 정적으로 가해진다고 가정하는 경우에 발생하는 변위이다. 확대율 및 위상각 선도는 확대율R과 위상각phi를 감쇠비zeta와 진동수비r= {omega } over {omega _{n}}에 대해 도시한 것이다.3. 실험장치 및 구성실험 장치는 위의 그림에서 보여주는 것과 같이 외곽 지지 프레임에 강체 보의 한 끝을 피벗(pivot) 지지시키고,보의 세 지점에 점성 감쇠기, 코일 스프링, 그리고 가진 모터를 각각 설치한 1 자유도 회전 진동계로 구성되어 있다. 가진력이 발생시키는 가진 모터의 회전 속도는 속도 제어기(speed control unit)로 조정하며, 발생 진동은 강체 보 끝단에 부착된 펜이 일정 속도로 회전하는 기록 회전 드럼 위의 기록지에 기록한다. 가진력을 가진 모터에 부착한 불 평형 원판의 회전 원심력에 의해서 발생한다.4. 실험방법(1) 자유 진동감쇠기 설치 유무로 비감쇠자유진동과 감쇠자유진동 실험을 시행한다. 각 실험을 통해 고유 진동수를 측정링 까지의 거리L _{s}0.615 m① 비감쇠 자유진동lambda 3.55mmv17.2mm/s진동주기T= {lambda } over {v} = {3.55mm} over {17.2mm/s} =0.206s진동수f= {1} over {T} = {1} over {0.206s} =4.854Hz고유진동수omega _{n} = sqrt {{K _{t}} over {I _{A}}} =2 pi f=2 pi BULLET 4.854Hz=30.499rad/s따라서 이 값을 이용하여I _{A}를 계산하면 다음과 같다.I _{A,`실험} = {K _{t}} over {( omega _{n} ) ^{2}} = {K BULLET L _{s}^{2}} over {( omega _{n} ) ^{2}} = {2613.3N/m BULLET (0.615m) ^{2}} over {(30.499rad/s) ^{2}} =1.0626kg BULLET m ^{2}이것을 이론적으로 구한I _{A} 값과 비교해보자I _{A,이론} =mL _{m}^{2} + {1} over {3} ML ^{2} =5.826kg BULLET (0.37m) ^{2} + {1} over {3} BULLET 1.917kg BULLET (0.725m) ^{2} =1.1335kg BULLET m ^{2}오차율= {LEFT | 참값-실험값 RIGHT |} over {참값} TIMES 100`(%)= {LEFT | 1.1335-1.0626 RIGHT |} over {1.1335} TIMES 100=6.25% 로 나타났다.② 감쇠 자유진동lambda _{ d}3.00mmx _{1}5.85mmv17.2mm/sx _{2}5.05mm진동주기T= {lambda _{ d} } over {v} = {3.00mm} over {17.2mm/s} =0.174s진동수f _{d} = {1} over {T} = {1} over {0.174s} =5.747Hz감쇠고유진동수omega _{d} =2 pi f _{d} = omega _{n} sqrt {1- zeta ^다.한편,zeta = {C _{t}} over {2 sqrt {I _{A} K _{t}}}로부터C _{t}를 구하면C _{t} =2 BULLET zeta BULLET sqrt {I _{A} K _{t}} =2 BULLET 0.0234 BULLET sqrt {0.758kg BULLET m ^{2} BULLET 2613.3N/m BULLET (0.615m) ^{2}} =1.281kg BULLET m ^{2} /sTHEREFORE C= {C _{t}} over {L _{d}^{2}} = {1.281kg BULLET m ^{2} /s} over {(0.15m) ^{2}} =56.933kg/s③ 감쇠 강제진동모터 기어비:회전판 기어비 =1:3③-1 : rpm=1100 일 때 (실험)주파수비r= {omega } over {omega _{n}} = {1100rev/min TIMES {2 pi } over {60} TIMES {1} over {3} rad/s} over {30.499rad/s} =1.259확대률R= {1} over {sqrt {(1-r ^{2} ) ^{2} +(2 zeta r) ^{2}}} = {1} over {sqrt {(1-1.259 ^{2} ) ^{2} +(2 TIMES 0.0234 TIMES 1.259) ^{2}}} =1.701위상phi =tan ^{-1} LEFT ( {2 zeta r} over {1-r ^{2}} RIGHT ) =tan ^{-1} LEFT ( {2 TIMES 0.0234 TIMES 1.259} over {1-1.259 ^{2}} RIGHT ) =-5.751 DEG③-2 : rpm=1000 일 때주파수비r= {omega } over {omega _{n}} = {1000rev/min TIMES {2 pi } over {60} TIMES {1} over {3} rad/s} over {30.499rad/s} =1.145확대률R= {1} over {sqrt {(1-r ^{2} ) ^{2} +(2 zeta r) ^{2}}} = {1} over 구한
REPORT과목명 : 기계공학실습(Ⅰ)학 과 :학 번 :분 반 :성 명 :교수님 :제출일 : 2022. 05.19.기계공학과 7분반(5/6 13:00 6조) 201621369 정재환일시5/6 13:00평가실습내용1. 사용기기?용접기, 용접봉 : 용접기를 전원에 연결한 후 용접봉을 용접기에 끼워서 아크를 발생시켜 용접을 진행한다.②쉴드 및 보호장구 : 용접 시 발생하는 아크를 직접 보게 되면 눈에 해로우므로 꼭 쉴드를 착용하고 용접을 진행하고, 피부에 아크가 닿지 않도록 팔과 다리에도 보호장구를 착용하여야 한다.③집게, 망치 및 브러쉬 : 용접 후에 용접 시 발생한 열로 인해 모재가 뜨거우므로 절대 손으로 만지지 않고 집게를 이용하여 모재를 옮겨야 한다. 또한, 용접 후 생긴 슬래그를 제거하기 위해 망치를 사용하여야 하고, 모재에 있는 슬래그 제거 후 작업대에 남아있는 슬래그를 제거하기 위해 브러쉬를 사용해야 한다.2. 사용재료모재3. 작업순서? 용접기를 전원에 연결하고 용접기에 용접봉을 끼운다.② 모재를 작업대에 올려놓고 작업자의 오른쪽 어깨 쪽에 위치시킨다.③ 모재의 위치를 확인하고 쉴드를 착용한다.④ 아크를 발생시키기 위해 용접봉을 작업대에 긁고, 발생한 아크를 유지한 채로 용접봉을 모재위로 가져간다.⑤ 비드를 10mm크기로 만들면서 용접을 진행한다.⑥ 용접이 끝난 후 용접봉을 용접기에서 분리한다.⑦ 모재를 식힌 후 집게와 망치를 이용하여 모재에 생긴 슬래그를 제거한다.⑧ 브러쉬로 작업대에 떨어진 슬래그를 청소한다.실습결과1. 교류아크용접(비드형상 및 용접상태를 기술하시오)용접 결과 비드크기 및 비드폭이 일정하지 않고, 일직선으로 용접이 되지 않았다.위와 같은 문제점들에 대한 원인과 해결방안을 고찰에서 분석해 보았다.고찰1. 문제점용접 결과 발생한 문제점들은 ?비드크기가 일정하지 않음. ②비드폭, 비드높이가 일정하지 않음. ③용접이 일직선으로 진행되지 않음. 이 있다. 위 3가지 문제점들에 대하여 원인을 분석해보았다.?비드크기가 일정하지 않음.위 실습에서는 비드크기를 10mm로 하는 게 목표였는데, 용접 진행시 비드의 크기를 정확하게 측정 하는 게 불가능하고, 비드가 10mm까지 커지는데 기다리는 시간을 비드마다 일정하게 하는 것이 어려웠기 때문에 비드크기가 일정하지 않았던 것 같다.②비드폭, 비드높이가 일정하지 않음.양호한 비드는 비드폭, 비드높이가 일정하여야 한다. 하지만 본인이 진행한 용접 결과물은 비드폭과 비드높이가 일정하지 않았는데, 이는 비드끼리 겹치는 면적을 일정하게 하는 것이 힘들었고, 위에서 용접을 하다 보니 비드의 높이가 잘 보이지 않아 용접 진행시 비드높이를 확인할 수 없었기 때문이다.③용접이 일직선으로 진행되지 않음.양호한 비드는 모재 전체에 걸쳐 일직선으로 형성이 되어야 하는데 본인이 진행한 용접 결과물은 비드가 일직선으로 유지되지 않았다. 이는 용접기를 계속 들고 있다 보니 팔에 힘이 빠져서 용접기가 아래로 내려왔다 위로 올라갔다 반복했기 때문인 것 같다.위 3가지 문제점 이외에도 용접 시 발생한 문제점들이 많았는데, 대표적으로 아크를 발생시키는 것이 어려웠고, 용접봉이 계속 모재에 달라붙었던 것이 있다. 이 문제점들에 대한 개선방법도 아래에 기술하였다.2. 개선방법?비드크기가 일정하지 않음.비드크기를 일정하게 만들기 위해서는 용접봉을 움직이는 속도를 일정하게 유지하여야 한다. 단, 용접을 진행할수록 모재에 열이 가해져 어느 정도는 속도를 유동적으로 조절해 주어야 비드의 크기가 일정하게 만들어질 수 있다.②비드폭, 비드높이가 일정하지 않음.비드를 만들기 위해서 잠시 동안 용접봉을 멈추어야 하는데 멈추는 거리 간격을 일정하게 유지하면 비드폭이 일정하게 만들어지고, 용접봉을 멈추는 시간을 일정하게하고 용접봉과 모재 사이의 거리를 일정하게 한다면 비드높이 또한 일정하게 될 것이다.③용접이 일직선으로 진행되지 않음.비드가 모재 전체에 걸쳐 일직선으로 되기 위해서는 용접봉이 흔들리지 않게 용접자가 용접하기 쉬운 자세를 취하여야 한다. 이를 위해서는 모재를 용접자의 오른쪽 어깨쪽에 위치시키고, 용접봉과 모재사이의 각도를 약45 DEG로 유지하는 것이 좋다.또한, 아크를 발생시키기 어려웠던 문제는 아크를 발생시킬 때 용접봉을 천천히 긁으면 용접봉과 모재가 붙을 가능성이 크기 때문에 용접봉을 빠르게 긁어야한다. 또한, 아크를 유지하기 위해서는 용접봉과 모재 사이의 거리를 적당하게 유지해 주어야한다.용접봉과 모재가 계속 붙는 문제점은 용접봉과 모재 사이의 거리가 너무 가까워서 발생하는데, 이를 방지하기 위해서는 용접봉과 모재 사이의 간격을 어느 정도 유지해 주어야 한다. 만약, 용접봉과 모재가 달라붙었다면, 용접봉을 좌우로 2~3회 정도 꺾어주면 모재가 분리된다.반성과제1) 실습을 통하여 터득한 용접법에 따른 비드 쌓기 요령을 써라.?비드크기용접 결과 비드크기는 일정하여야 하는데 이를 위해서는 비드가 형성되는 동안 용접봉을 정지한 상태로 유지시키는 시간을 일정하게 하여야 한다.②비드폭용접 결과 비드폭 또한 일정하여야 하는데 이를 위해서는 이전 비드와 다음 비드사이의 간격을 일정하게 유지해주어야 한다.③비드높이용접 결과 비드높이 또한 일정하여야 하는데 이를 위해서는 비드가 형성되는 동안 용접봉을 유지시키는 시간을 일정하게 하여야 하고, 용접봉과 모재사이의 간격을 일정하게 띄어주어야 한다.2)용접 비드 결함에는 어떤 것이 있으며 그 원인은 무엇인가?