기계공학 실험 - 외팔보의 고유진동수 측정 Up
외팔보의 고유진동수 측정
1. 실험 목적
본 실험의 목적은 가속도계(Accelerometer)와 충격망치(Impact Hammer) 그리고 진동신호분석기(FFT Analyzer)를 사용하여 피시험체의 가진에 대한 응답 신호를 분석해 봄으로써 진동 신호 분석기의 사용법과 진동신호처리 및 분석에 대한 이해를 목표로 하고 있다.
2. 예습
▣ 진동학 (다자유도계의 운동방정식) 이란
- 정지된 기준좌표계나 공칭(또는 평형)위치에 대하여 그 물체에 작용하 는 힘을 연구하는 학문.
▣ 고유진동수(Natural Frequency) 란
- 계가 가지고 있는 고유한 진동수 로 질량과 강성의 함수.
▣ 공진이란
- 가진력의 주파수가 구조물이나 계의 고유진동수와 일치할 때 진동의 진 폭이 커지는 현상
3. 이론
① 진동
- 일정한 시간간격(〓주기, Period)을 두고 반복적으로 일어나는 운동 또는 현상
- 기계장치나 구조물 등이 동적인 힘을 받아서 떨리는 현상
- 물체의 시간이 흐름에 따라 하나의 점을 중심으로 반복적으로 왔다 갔다 하면서 움직이는 상태 혹은 어떤 물리적인 값이 일정 값을 기준으로 상하 요동을 보이는 상태.
② 진동 발생의 원인
- 회전이나 왕복운동을 하는 물체들에서 불균형한 힘들과 기계부속품들 사이에서 발생되는 마찰, 회전 접촉, 제작상의 오차 등
③ 진동계의 구성요소
- 위치에너지 저장요소(스프링 또는 탄성체)
- 운동에너지 저장요소(질량체)
- 에너지 소멸요소(감쇠기)
④ 고유진동수
⑤ 공진
- 진동계가 그 고유진동수와 같은 진동수를 가진 외력(外力)을 주기적으로 받아 진폭이 뚜렷하게 증가하는 현상을 가리킨다. 이를 이용하면 세기 가 약한 파동을 큰 세기로 증폭시킬 수 있다.
4. 실험 장치
실시간 신호분석기인 Orchestra는 최대 24채널까지의 소음/진동을 측정할 수 있고 또한 컴퓨터와 연결된 소프트웨어를 통해 실시간 신호처리(FFT/PSD)를 할 수 있다. (자세한 내용은 아래에 첨부한 스팩을 참고)
그림 1 신호분석기 및 주요기능
5. 실험방법
1) 가속도계를 교정기를 사용하여 교정 한다.
2) 주파수 분석기에서 측정모드와 가속도계, 충격 망치의 민감도 (Sensitivity)를 설정한다.
3) 외팔보의 임의의 위치에 가속도계를 부착하고 센스 케이블을 신호분석…(생략)
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