[A+] 기계공학실험2 공진주파수 측정
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소개글

[A+] 기계공학실험2 공진주파수 측정에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 서론
가. 실험목적
나. 실험이론
1) 진동수란?
2) 고유진동수란?
다. 진동 모드 형상

2. 본론
가. 실험장치
1) 기기 용어 정리
가) Vibration Excitor
나) Power Amplifier
다) Function Generator
라) Dynamic Amplifier
마) Strain gage
나. 실험방법
다. 실험 시 유의 사항

3. 결론
가. 실험결과
1) 이론값 & 측정값 비교
2) 1, 2, 3 모드 형상 그래프
나. 고찰
1) 데이터 해석
2) 오차요인
가) 중력의 영향
나) Strain Gage의 위치
다) 피로도의 영향
라) 잔류응력의 영향
3) 공진현상의 예

4. 참고문헌

본문내용

고 Gage 3은 반대의 부호를 갖는다. 따라서 Gage 3은 나머지와 반대의 형태의 파형을 나타낼 것이다. 위의 2차 진동모드 실험값 그래프에서도 마찬가지로 Gage 1, 2의 위상과 Gage 3의 위상은 반대이다. 따라서 그래프가 이론적으로 성립되었다는 것을 알 수 있다.
3차 진동모드를 다시 그려보면 다음과 같다.
형태를 보면 위의 2차 진동모드 해석과 비슷한데 다른 점은 Gage 1, 3이 기준위치에서 같은 위상을 가지고 Gage 2는 반대의 부호를 갖는다. 따라서 위의 3차 진동모드 실험값 그래프에서도 서로 반대이며 그래프가 이론적으로 성립되었다는 것을 알 수 있다.
또한 진동모드 실험값 그래프의 Gage 1, 2, 3의 진폭의 크기를 보면
1차 진동모드 : (Gage 3) > (Gage 2) > (Gage 1)
2차 진동모드 : (Gage 2) > (Gage 1) > (Gage 3)
3차 진동모드 : (Gage 1) > (Gage 3) > (Gage 2)
순으로 나타내어지는데 Strain Gage의 측정 방법은 물체의 인장이나 수축에 의해 늘어나거나 줄어드는 것을 확인하는 것이다. 따라서 위의 순서대로 진동모드 일 때에 가장 많은 변형을 받게 되는 위치가 다르다는 것도 확인 할 수 있었다. 또한 진동모드의 차수가 증가하면서 전체적인 그래프의 진폭이 작아지는 것으로 보아 진동모드 차수가 증가하게 되면 물체가 작은 변형을 받는다는 것을 알 수 있었다.
오차요인
이번 실험에서 가장 중요한 부분은 공진주파수를 찾고 그 값에 해당하는 그래프를 도 시화하고 이를 이론값과의 차이를 알아보는데 있었다. 따라서 실험값, 측정값의 오차가 존재하였고 이에 따른 오차요인이 무엇이 있을까 생각해 보았다.
중력의 영향
오차율이 1차 진동모드에서 11.25%, 2차 진동모드에서 11.12%, 3차 진동모드 12.45%로 모두 비슷한 값을 가지고 있었다. 오차율이 비슷하다는 것은 전체적으로 일정하게 유지되는 어떠한 오차요인이 존재한다는 의미라고 해석하여서 이 오차요인을 중력에 의한 오차라고 생각하게 되었다. 중력에 의하여 자에 자중이 작용하게 되는데 이에 의하여 자에도 영향을 받게 된다.
실제로 실험 그래프에서도 알 수 있듯이 Strain Gage가 자의 윗부분에 붙어 있므로 0인 축을 기준으로 윗부분이 인장하는 부분이고 아랫부분이 수축하는 부분인데 진동이 비교적 간단한 1차 진동모드의 인장하는 부분의 값이 수축하는 부분의 값보다 크다는 것을 알 수 있고 이 이유는 중력의 영향으로 아래로 처짐이 발생하면서 자의 윗부분이 원래 원하는 값보다 더 인장되었기 때문이다. 따라서 중력의 영향을 발견할 수 있는데 이론값의 수식에 g항이 없는 것 같아 오차요인이라고 생각할 수 있는 것 같다.
Strain Gage의 위치
이번 실험에서 그래프의 변화를 관찰하기 위해 Strain Gage를 사용하였는데 실제적 으로 Strain Gage의 위치에 따라서 원하는 값의 크기와 부호가 달라 질 수 있었다. 모드현상이 발생되어지는 지점을 기준으로 앞, 뒤로의 조금의 차이가 발생하면 해당 위치의 진동모드 그래프 형태가 상하로 뒤집히기 때문이다.
피로도의 영향
피로도는 이번실험에서 자에 계속되는 힘을 가하면서 발생되는 현상이다. 1학기 때 ‘피로시험’을 하였는데 반복되는 힘을 가해주면 피로도가 증가하여 정적하중에 비해 항복강도나 인장강도 보다 매우 낮은 응력상태에서 일어난다고 배웠다. 따라서 모드 현상의 위치를 기준으로 계속적인 진동이 자 내의 피로도를 증가시켜서 보다 낮은 응력상태를 나타낼 수 있다.
잔류응력의 영향
실험이 많이 실행되면서 자에 잔류응력이 남아 있을 수 있다. 계속적으로 변형이 가해지므로 그에 따라서 잔류응력이 남아 계속되는 실험에 영향을 미칠 수 있을 것이다. 실제로 진동의 크기가 자가 소성변형이 일어날 만큼 크지는 않지만 계속적인 실험으로 피로도가 상승하여 응력상태가 낮아져있다면 충분히 잔류응력이 남아있을 수 있을 것이다.
공진현상의 예
공진현상으로 인해 천장의 고유진동수와 앰프, 함성의 진동수가 일치가 되어 천장 붕괴된 소식을 담은 기사이다.
공진현상으로 인해 런던 밀레니엄 다리가 바람에 흔들리는 현상이 발생되었다. 과거에 타코마 다리 붕괴와, 테크노마트 흔들림 현상 역시 같은 이유로 발생한 현상이다.
MRI장비는 유전체 공진현상을 이용하여 몸의 내부를 관찰하는 장비이다.
참고문헌
Vibration excitor
http://www.materic.or.kr/dictionary/word/content.asp?id=1141&page=1&kch=&ech=&s_kinds=UD_KOR&s_word=%B1%E2%C1%F8%B1%E2
Power Amplifier -
http://www.materic.or.kr/dictionary/word/content.asp?id=36893&page=1&kch=&ech=&s_kinds=UD_KOR&s_word=%C1%F5%B7%C2%B1%E2
Function generator -
https://en.wikipedia.org/wiki/Function_generator
Dynamic Amplifier -
http://www.gobizkorea.com/catalog/product_view.jsp?blogId=ctaplus&pageNo=1&pageVol=6&listStyle=A&groupCode=65296&objId=957835
Strain gage - (기계공학실험1 strain gage교안)
(Beer SI)고체역학 - Ferdinand P. Beer (Mc Graw Hill) - p107~p108, p113, p234~p235
공진현상의 예(1) - “눈쌓인 지붕밑 앰프 진동… 공진현상도 사고원인 가능성” http://news.donga.com/3/all/20140220/61031161/1
공진현상의 예(2) - 작은 힘 가해도 크게 흔들리는 현상…런던 밀레니엄다리도 한때 붕괴위기http://www.hani.co.kr/arti/society/society_general/486272.html
대한민국특허청(KR) - (공개번호 10-2008-0111338)
  • 가격1,200
  • 페이지수19페이지
  • 등록일2016.08.25
  • 저작시기2015.9
  • 파일형식한글(hwp)
  • 자료번호#1091701
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