[기계공학실험]외팔보의 고유진동수 측정 2부

주의 사항

1. 주파수 분석기, 가속도계, 충격망치에 큰 충격을 주지 않도록 주의 한다

 

2. 센서 케이블을 밟지 않도록 하며, 꺾이지 않게 주의 한다

 

3. 센서 케이블을 입력단자에 연결할 때 결합부에 무리한 힘을 가하지 않도 록 한다.

 

4. 가속도계를 피시험물에 확실히 부착하여 실험 중에 떨어지지 않도록 한 다.

 

5. 실험 시에 충격 망치로 가속도계를 치지 않도록 주의한다.

실험 결과

1. 이론적인 고유진동수 계산

(Al-1050시편 a×b×t=0.052×0.05×0.003m, E=69GPa v=0.33 ρ=2705 kg/㎥)

 β1l = 1.875104 = λ1

β2l = 4.694091 = λ2

β3l = 7.854757 = λ3

β4l = 10.995541 = λ4

① 1차 고유 진동수

= 61.5152 rad/s

   fn = ωn/2π = 61.5152/2π = 9.79044 Hz

 

② 2차 고유 진동수

= 385.5090 rad/s

   fn = ωn/2π = 385.5090/2π = 61.35567 Hz

 

③ 3차 고유 진동수

= 1079.4364 rad/s

   fn = ωn/2π = 1079.4364/2π = 171.79763 Hz

 

④ 4차 고유 진동수

= 2115.4414 rad/s

   fn = ωn/2π = 2115.4414/2π = 336.68295 Hz

 

2. 실험결과 정리

	실험1	실험2	실험3	실험4
1차 고유 진동수(Hz)	9.33	9.5	9.01	9.34
2차 고유 진동수(Hz)	58.87	58.61	58.69	58.25

① 1차 고유 진동수의 평균값 = (9.33+9.5+9.01+9.34)/4 = 9.295Hz

② 2차 고유 진동수의 평균값 = (58.87+58.61+58.69+58.25)/4 = 58.605Hz

 

토의 사항

1. 고유진동모드 결과 - 해석 SAMCEF(Ver6.3)

1차 고유진동모드	2차 고유진동모드
3차 고유진동모드	4차 고유진동모드

 

2. 오차원인 분석

1) 실험 값

(단위:Hz)	1회	2회	3회	4회
1st mode	9.375	9.341	9.491	9.649
2nd mode	58.518	58.594	58.557	58.742

 

2) 절대오차 =｜이론값 - 실험값｜

(단위:Hz)	1회	2회	3회	4회	평균값
1st mode	0.41544	0.44944	0.29944	0.14144	0.32644
2st mode	2.83766	2.76166	2.79866	2.61366	2.75291

 

3) 상대오차 =｜이론값 – 실험값｜/이론값 × 100%

(단위:%)	1회	2회	3회	4회	평균값
1st mode	4.2433	4.5906	3.0585	1.4447	3.334275
2st mode	4.6249	4.5011	4.5614	4.2599	4.486825

 

4) 오차 분석

① 외팔보의 물성치가 완벽하지 않았기 때문에 이론값 과 실험값 사이에 오차가 발생하였던 것 같다.

② 외팔보의 한 지점에 일정한 속도로 망치로 충격을 가해야 하지만 사람의 손으로 하였기 때문에 오차가 발생한 것 같다.

③ 외팔보와 같이 시편의 한쪽이 완전히 고정되어 있어야 하는데 시편이 완 벽히 고정되지 않았기 때문에 오차가 발생한 것 같다.

④ 가속도계가 충격망치에 의해 가진될 시에 시편에 충분히 고정되지 않았다 면 그 자체의 진동에 의해서 오차가 발생한 것 같다.

 

3. 실생활에서 공진 발생 사례

1) 성우의 목소리 파장으로 유리병을 깨는 영상

2) 물에다 돌을 던졌을 때 일어나는 물결의 파장

3) 와인 잔의 가장자리 주위를 손가락으로 통길 때 와인 잔이 울린다.

4) 전자레인지 (전파가 물 분자를 진동시켜 열을 발생)

5) 서로 주파수가 같은 사람끼리 생각의 교감이 일어나 서로의 생각을 읽게 된다.

 

4. 공진 특성을 이용하여 유용한 일을 수행하는 경우

부품 전달 장치, 콘크리트 콤팩트, 초음파세척기, pile driver 등의 장비 는 의도적으로 진동을 유발시키고 있다. 또 우리가 다루는 진동 시험기는 생산물이나 부속품에 제어된 진동을 주어 진동에 대한 물리적 혹은 기능적인 반응 시험과 저항 능력을 조사하는데 광범위하게 쓰인다.

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