[기계 공학 응용 실험] 8. 기초 진동 실험 (A+자료)

소개글

[기계 공학 응용 실험] 8. 기초 진동 실험 (A+자료)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 서론
1-1. 실험 목적
1-2. 이론적 배경

2. 본론
2-1 실험장치의 구성 및 방법
2-2 실험 결과
2-3 고찰

3. 결론

4. 참고 문헌

본문내용

지만 이와는 대조적으로 질량관성모멘트의 경우에는 약 32%정도의 큰 오차가 발생한 것을 볼 수 있다. 실험을 할 때에도 얘기를 하였듯이 이는 오차를 발생할 수 밖에 없는 실험 이었다. 감쇠 시스템의 경우에는 댐퍼가 존재하기 때문에 비감쇠 시스템 실험에서 보다 같은 외력에 대해서 보의 진동이 steady state상태로 도달하는 시간이 짧아지는 것을 볼 수 있었다. 위의 실험 결과를 통하여 C의 값이 24.1[kg/s] 라는 것을 구할 수 있었다.
오차 원인
테이프를 이용하여 고정한 펜이었기 때문에 제대로 고정이 되어있지 않아서 진동이 발생할 때 종이와 펜 사이의 발생하는 힘에 의해서 펜이 밀리게 되어 제대로 접촉이 이루어지지 않게 되어 그래프가 제대로 그려지지 않는 경우가 생기고 또한 펜과 종이 사이에 마찰에 의해서 고정 되어 있어야 하는 펜이 위아래로 흔들리게 되어 오차가 발생할 수 있다.
실험을 오랜 기간동안 여러번 해왔기 때문에 스프링 상수가 변할 수 있으므로 이에 따른 오차도 발생할 수 있을 것이다.
우리 하는 일반적인 공학에서는 보의 재료가 Homogeneous하다고 가정을 하게 되는데 실제 재료의 관점에서 보게 되면 내부의 크랙이 존재 할 수도 있고 다른 이물질이 있을 수도 있으므로 오차가 발생 할 것인데, 이는 실험적인 데이터를 이용하여 계산을 했을 때 뿐만 아니라 이론적인 값을 이용하여 계산을 했을 경우에도 이론적인 식으로 구한 값이 절대적으로 맞다고 볼 수 없다는 것이다.
그래프를 보고 주기, 대수감소율을 구하기 위해서 자를 이용하여 그 데이터를 측정 하였는데, 일반적으로 자는 1mm단위까지 밖에 나오지 않게 되므로 정확하게 측정을 하기가 힘이 들었다. 이를 보완 하기 위해서 그래프에서 n번째 까지의 길이를 n으로 나누어서 최대한 오차를 줄이려고 하였다.
우리는 스프링의 탄성값 만을 고려 하였는데, 실제 빔에서도 탄성이 존재 하는데 이를 무시하고 계산을 하였으므로 오차가 발생 했을 것이다.
(2) 강제 진동
확대율 선도 (엑셀 이용)
확대율 선도
엑셀 파일
수식
=1/(SQRT((1-$F2^2)^2+(2*A$2*$F2)^2))
위상각 선도 (매트랩 이용)
위상각 선도
M-파일
x=[0:0.01:1];
y=atan((2*z.*x)./(1-x.*x));
y=(y.*180/pi);
plot(x,y,'y')
hold on
x=[1:0.01:3];
y=atan((2*z.*x)./(1-x.*x));
y=(y.*180/pi)+180;
plot(x,y,'y')
강제 진동의 경우에는 실제 실험을 하지 못하여서 책의 수식을 이용하여 의 값과 진동수비에 따라서 확대율과 위상각의 변화를 나타내어 보았다. 이 커짐에 따라서 위상각은 점점 완만한 곡선을 나타내고 확대율 선도에서는 특정 주파수에서 더 큰 값을 가지게 되는 것을 볼 수 있다. 이때 위상각 선도에서 진동수비가 1일 때 수식에서 값을 가지게 되므로 그래프가 끊어져 있고 무한대의 값을 가지는 것을 볼 수 있다.
결론
이번 실험은 감쇠 및 비감쇠 자유진동에 대한 실험을 하였다. 이는 7장의 실험 내용과 연관이 되는 진동에 관한 것으로, 강체보에 외력을 주어서 보에 진동을 발생시켜 그 진동을 기록지 위에 기록하는 것이었다. 즉, 1 자유도 강체보 진동계의 진동 실험을 통하여 구조물에 대한 진동 특성에 대해서 이해를 해보는 실험 이다. 이는 3학년 1학기때 선택과목에 있는 기계진동에 대한 실험이나, 아직 기계 진동을 수강하지 않았기 때문에 책을 참조하면서 이해를 하는데 조금 힘이 들었다.
이 실험에서 많은 오차가 발생하게되므로 위에 그 오차의 원인 들을 나열하였는데, 가장 주요한 것은 수동적인 실험의 방법과 수작업으로 측정하는 것에 의한 것이라고 생각된다. 조금더 정밀한 결과를 얻기 위해서는 이를 디지털화 하게 된다면 그 오차를 많이 줄일 수 있을 것으로 생각된다. 하지만 다른 실험에서도 마찬가지로 오차가 많이 발생하게 되지만 그 특성을 완전히 잃는 것은 아니기 때문에 이번 실험을 통해서 1자유도계의 진동 특성에 대해서 살펴 볼 수 있는 계기가 되었다. 또한 실험 결과를 분석하기 위해서 책을 참조해 나가는 과정을 통하여 기계 진동이라는 과목에 대해서 다음 학기에 수강을 하여 조금 더 깊이있게 공부를 해야겠다는 생각을 하였다.
참고문헌
기계공학실험교재편찬회, 기계공학 응용실험 , 청문각, 2009.
Singiresu.S.Rao, 기계진동학(Mechanical Vibrations) 제 4판, PERASON, 2002.

키워드

기계 공학 응용 실험,   응용 실험,   기초 진동