[진동실험] 외팔보의 고유진동수 측정 (예비+결과레포트)

소개글

[진동실험] 외팔보의 고유진동수 측정 (예비+결과레포트)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

- Part 1 -
⊙ 실험 목적
⊙ 실험 장비
⊙ 실험 방법
⊙ 실험 관련 이론
⊙ 실험 결과
⊙ 이론값과 실험값 비교
⊙ 오차분석
⊙ 실험 결론
⊙ 고찰
※ 참고 이론

- Part 2 -
1. 제 목
2. 실험목적
3. 실험기법의 이론적 배경
4. 실험장비
5. 실험방법
6. 실험결과
7. 결 론

본문내용

신호분석기의 2채널 입력
단자에 연결한다.
4) 충격망치를 주파수 분석기의 1채널 입력단자에 연결한다.
5) 충격해머로 외팔보를 타격하여 신호분석기의 입력 값의 범위를 설정 한다.
6) ‘Start'버튼을 누르고 충격망치로 외팔보를 타격한다.
7) 신호의 측정이 끝나면 주파수 분석기의 시간영역 상에서 측정된 데이터의 양상을 고찰한다.
8) 측정데이터를 주파수 영역 상으로 변환하여 스펙트럼 분석을 한다.
9) 주파수 응답수(FRF, Frequency Response Function) 데이터를 구하여 외팔보 모델의
고유진동수(ωn)를 찾는다.
10) 측정 데이터의 FRF결과를 출력시키고 결과 분석을 한다.
※ 실험시 주의사항
① 주파수 분석기, 가속도계, 충격망치에 큰 충격을 주지 않도록 주의 한다.
② 센서 케이블을 밟지 않도록 하며, 꺾이지 않게 주의한다.
③ 센서 케이블을 입력단자에 연결할 때 결합부에 무리한 힘을 가하지 않도록 한다.
④ 가속도계를 피시험물에 확실히 부착하여 실험 중에 떨어지지 않도록 한다.
⑤ 실험 시에 충격 망치로 가속도계를 치지 않도록 주의한다.
※A-1050 외팔보 규격
그림<외팔보>
L
0.5
E
69 GPa
h
0.05
I
t
0.003
A
ρ
2705
0.03
6. 실험결과
I = = =
A = =
=실험에 의한 고유진동수=
=이론적인 고유진동수=
고유 진동수 측정 식에서,
∴ 1차고유진동수
∴ 상대오차 :
7. 결 론
- 이론값과 실험값 비교
오차 (%) = (이론값-실헙값)/이론값 * 100
1차 고유진동수
- 오차원인 분석
실험값과 이론값의 오차가 나왔다. 이런 결과에 대해서 여러 가지 원인이 있다.
분석기가 가속도계로부터 오는 신호를 읽어 들이는데 그 경로가 전선을 통하기 때문에 전선 자체 저항의 영향이 있을 것이다.
외팔보를 고정한 책상과의 고정 부분에서 진동의 에너지가 감소하는 것도 한 가지 요인이다.
Accelerometer를 고정 시에 자석을 이용하였는데 그것은 외팔보와 정확하게 일치하지 않기 때문에 오차가 생길 수 있다.
외팔보 자체의 치수와 밀도를 그대로 이용, 여기에 Accelerometer 의 영향을 고려하지 않은 것이 오차의 원인.
외팔보 치수의 오차
망치를 칠 때 한 번에 치는 것이 아니라 순간적으로 여러 번 부딪히는 결과에 의해 오차가 일어난다.
주위 온도에 의해 실험하는 외팔보와 가속도계에 미세한 오차 영향
-결론
가속도계(Accelerometer)와 충격망치(Impact Hammer)를 사용하여 기계시스템의 고유진동수를 측정해보았다. 실험 결과 1차 고유진동수의 값은 9.84Hz , 이론값은 9.789858Hz로서 오차는 0.517317%가 나왔다. 외팔보의 고정문제에서 책상이 정확하게 평행인지 모르고, 외팔보의 무게중심에 의한 힘을 생각하지 못한 진동이 나와 오차가 되었을 것이다. 충격망치에 의하여 전해진 외팔보의 진동이 책상과의 고정부분에서 진동흡수가 일어났을 것이다. 외팔보에 영향을 미칠 수 있는 Accelerometer 에 대하여 고려하지 않았다. Accelerometer를 외팔보에 고정시킬 때 자석을 이용했는데 Accelerometer가 외팔보와 정확하게 일치하지 않기 때문에 오차 발생할 수도 있다.
※ 첨 부
-실제 생활에 있어서 진동의 적용사례-
공명 현상
공명이란 어떤 물체에 주기적인 충격을 가할 때 그 물체가 가진 고유한 특성주기(고유진동수)를 맞춰주면 상대적으로 큰 진폭으로 진동하는 현상으로 주변에서 쉽게 볼수 있다. 예를 들어 그네를 밀어줄 때 그네가 충분히 뒤로 와서 멈춘 순간 밀어주면 큰 힘들이지 않고도 그네가 높이 올라가는 것이나, 널뛰기 할 때 호흡을 잘 맞추면 높이 뛸 수 있는 것도 공명을 이용한 것이다. 건물이나 다리가 주변의 바람과 공명을 일으킨다면 진동을 견디지 못하고 무너진다. 이는 실제로 50여년 전 미국에서 튼튼한 다리가 약한 바람 때문에 무너진 살례가 있는 이는 바람이 이 다리와 공명현상을 일으켰음이다. 또 다른 예로는 세탁기의 경우 탈수할 때 세탁통이 돌면서 회전속도에 따라 세탁기에 규칙적인 충격을 가하게 된다. 통이 빠르게 돌 때는 세탁기의 고유진동수와 달라 별다른 영향을 주지 못하다가 속도가 줄어들면서 어느 순간 고유진동수와 일치하게 되어 공명이 일어나 흔들리는 것이다. 이처럼 공명은 일정한 진동수에는 민감하게 반응하지만 그 범위를 크게 벗어나면 반응자체가 없어지기도 한다. 정해진 주파수를 가진 빛만 인식할 수 있는 동물의 눈이라든가, 일정한 영역의 음파에만 반응을 하여 소리를 듣는 동물의 귀는 미세한 신호에 반응하는 공명기관이다. 동물마다 들을 수 있는 소리와 볼 수 있는 빛이 조금씩 다른 것은 공명영역이 각자 조금씩 다르기 때문이다. 공명은 실제로 우리 생활에 많이 응용되고 있다. 특정 영역에서만 신호를 받을 수 있는 라디오나 TV가 대표적인 공명장치라 할 수 있고, 물분자의 고유진동수에 해당하는 마이크로파를 가해주어 음식물 속의 물분자가 공명운동을 할 때 생기는 마찰열로 조리하는 전자레인지도 공명을 이용한 것이다.
공탄성
스프링(Spring)의 가장 큰 특징은 탄성이다. 항공기는 공기 중을 빠른 속도로 이동한다. 이때 항공기에 작용하는 공기의 흐름은 항공기에 탄성력으로 자용하고 이는 항공기의 진동을 야기한다. 이런 현상을 공탄성이라 하며 이때 발생하는 항공기의 진동을 플러터(Flutter)라고 한다. 공탄성 해석을 통해 항공기에 발생하는 진동을 줄일 수 있다.
베어링 진동측정기(Bearing Checker)
베어링의 노화는 초기에는 서서히 발생하며 노화발생 초기에 적절한 처리를 하지 않으면 급격히 노화하여 기계의 중요한 부분이 파손될 위험이 있다. 베어링 진동을 정기적으로 측정하면 베어링이 정상일 때에는 진동량이 적은 폭으로 변화하지만 노화가 일어나면 급격히 진동량이 커진다. 진동측정기로 정기적으로 진동량을 기록해 두면 노화 초기단계에서 보수 또는 교환할수 있다. 베어링, 기어의 노화 진단. 회전기계, 진동 발생 부품의 진동 검사. 회전체, 진동체의 청음 진단. FFT 분석의 전처리. 등의 용도로 사용할 수 있다.

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