외팔보의 진동 모드 실험

목차

Ⅰ. 서론
1. 개요
2. 실험 목적
3. Cantilever beam으로 모델링이 가능한 구조물

Ⅱ. 본론
1. 실험 이론
1.1 보의 운동방정식
1.2 보의 모드모양 및 고유진동수
1.3 외팔보의 고유치 문제
2. 실험장치 구성
2.1 함수발생기 (Function Generator)
2.2 증폭기 (Amplifier)
2.3 가진기(Exciter or Shaker)
3. 실험 방법
4. 실험 결과
4.1 외팔보의 물성치 및 규격
4.2 고유진동수의 이론값
4.3 고유진동수의 실험값
4.4 모드형상 비교 그래프
4.5 CATIA를 이용한 유한요소 해석

Ⅲ. 결론
1. 실험분석
2. 오차분석
3. 함수발생기의 진동수와 스트로보스코프의 주파수를 맞춰줬을 때 외팔보가 느리게 보이는 이유
3.1 스트로보 효과
3.2 스트로보스코프 원리
3.3 함수발생기의 진동수와 스트로보스코프의 주파수를 맞춰줬을 때 외팔보가 느리게 보이는 이유

본문내용

1. 개요
구조물에서 하중을 담당하는 1차원 부재의 대부분은 보이다. 그 중에서 가장 많이 사용되는 보는 보의 한쪽 끝만 고정되어 있는 형태인 외팔보이다. 항공기의 날개나 탱크의 포신 등 많은 구조물을 외팔보로 모델링할 수 있다. 하중을 받는 외팔보의 진동은 필연적이며 이 진동을 이해하고, 제어하는 작업은 진동 엔지니어의 매우 중요한 과제중의 하나이다. 본 실험에서는 외팔보의 진동특성을 실험으로 파악하고 이론적 해석결과와 비교한다. 이러한 공학실험을 통해 보의 진동특성을 파악하게 되고, 진동의 중요성, 공진현상에 대한 관찰, 공진의 중요성을 체험하게 된다. 실험을 실시하기 전에 먼저 보의 진동운동 방정식 및 이론적인 보의 고유진동수 및 진동모드, 실험장치의 구성을 배우게 된다. 실험을 수행한 후 이론적 결과와 실험 결과를 비교한다.

2. 실험 목적
구조물에서 하중을 담당하는 1차원 부재의 대부분은 보(Beam)이다. 그 중에서 가장 많이 사용되는 보의 형태는 외팔보(Cantilever beam)이다. 외팔보는 탱크의 포신, 항공기 날개, 로봇 팔, 우주 구조물 등과 같은 많은 시스템을 모델링 할 수 있는 기본이 되는 구조물이다. 이러한 외팔보의 진동실험을 통하여 진동현상(고유진동수 및 진동모드)에 대한 이해와 실험적 모드해석 개념을 습득하고 이론적 진동해석 결과와 비교 분석하는 것을 목적으로 한다.

3. Cantilever beam으로 모델링이 가능한 구조물
외팔보는 교량, 탑 등의 고정 구조물 외에도 항공기 날개 등에 대표적으로 사용된다. 주로 건물의 처마 끝, 현관의 차양, 발코니 등에 많이 사용된다. 공중에 떠 있는 듯한 동적인 공간 효과와 햇빛을 막거나 경쾌하게 보이기 위하여 근대 건축 뿐만 아니라 의자 디자인에 채용함으로써 종래의 의자와는 전혀 다른 새로운 구조를 탄생시켰다. 응력에 많이 견딜 수 있는 구조 즉 철골구조, 철근콘크리트 구조 등을 쓰는 현대 구조법에 많이 쓰이는데 Cantilever식 교량, 공장건축, 상점 건축은 물론 주택에도 많이 쓰인다.

참고 자료

없음