기계공학실험 | 외팔보의 고유 진동수

 

 

 

TIP

 

 

본 실험의 목적은 가속도계(Accelerometer)와 충격망치(Impact Ha㎜er) 그리고 진동신호 분석기(FFT analyzer)를 사용하여 피시험체의 가진에 대한 응답 신호를 분석해 봄으로써 진동 신호 분석기의 사용법과 진동신호처리 및 분석에 대한 학생들의 이해를 돕고자 한다.

 

 

진동

물체의 위치, 전류의 세기 등 물리량이 일정시간마다 일정한 값으로 규칙적으로 변동하는 현상. 실로 추를 매단 진자(흔들이)가 좌우로 흔들거리는 운동이나 코일 스프링의 하단에 매단 추가 상하로 움직이는 운동처럼 위치나 양이 어느 시간마다 되풀이해 변화한다.

1) 일정한 시간간격(=주기, Period)을 두고 반복적으로 일어나는 운동 또는 현상

 

2) 기계장치나 구조물 등이 동적인 힘을 받아서 떨리는 현상

 

3) 물체의 시간이 흐름에 따라 하나의 점을 중심으로 반복적으로 왔다 갔다 하면서 움직이는 상태 혹은 어떤 물리적인 값이 일정 값을 기준으로 상하 요동을 보이는 상태.

 

4) 진동 발생의 원인 : 회전이나 왕복운동을 하는 물체들에서 불균형한 힘들과 기계부속품들 사이에서 발생되는 마찰, 회전 접촉, 제작상의 오차 등

 

5) 진동계의 구성요소 : 위치에너지 저장요소(스프링 또는 탄성체), 운동에너지 저장요소(질량체), 에너지 소멸요소(감쇠기)

 

 

고유진동수(natural frequency)

수평으로 친 실에, 추의 질량과 실의 길이가 같은 두 진자를 달아 진동시킨다. 이런 종류의 진동을 일반적으로 연성진동이라 한다. 이 두 진자가 같은 방향으로 흔들거리는 진동 또는 반대방향으로 흔들거리는 진동은 서로 독립적이고, 시간이 경과해도 진동의 양상에는 변화가 없다. 이런 진동을 기준진동 또는 고유진동이라 하고, 그 진동수를 기준진동수 또는 고유진동수라 한다. 예를 들면, 1자유도의 진동계에서 질량 m, 스프링 정수 k라고 하면 다음 식으로 정의된다.

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실험 방법

1. 실험 과정

1) 외팔보를 설치하고 외팔보에 진동을 측정하기 위한 압전 소자형 가속도 측정 센서를 단다.

 

2) 센서와 신호출력기를 연결한다.

 

3) 가속도계를 교정기를 사용하여 교정한다.

 

4) 주파수 분석기에서 측정모드와 가속도계, 충격 망치의 민감도(Sensitivity)를 설정한다.

 

5) 외팔보의 임의의 위치에 가속도계를 부착하고 센스 케이블을 신호분석기의 2채널 입력 단자에 연결한다.

 

6) 충격망치를 주파수 분석기의 1채널 입력단자에 연결한다.

 

7) 충격해머로 외팔보를 타격하여 신호분석기의 입력값의 범위를 설정한다.

 

8) `Start`버튼을 누르고 충격망치로 외팔보를 타격한다. 즉. 외팔보에 강제 진동을 준다.

 

9) 신호의 측정이 끝나면 주파수 분석기의 시간영역 상에서 측정된 데이터의 양상을 고찰한다.

 

10) 신호를 DASYLAB 프로그램을 이용하여 FFT 변환을 통하여 고유진동수를 측정한다.

 

11) 측정값과 이론값을 비교하여 고유진동수 결과 및 오차를 알아본다.

 

 

 

[기계공학실험]외팔보의 고유진동수 측정 1부

 

 

 

[기계공학실험]외팔보의 고유 진동수 레포트