[기계공학]진동 실험 예비 레포트

◇ 진동시스템의 고유 진동수와 감쇠율(Damping ratio), 모드형상에 대해 논하시오. 고유 진동수 고유 진동수란 물체의 형상, 재질 및 구속조건 등이 주어지면 절대로 변하지 않는 고유의 값이며, 계의 자유 진동 주파수이다. 1자유도인 경우에서 고유 진동수는 이다. 또한, 고유진동수의 개수는 그 물체의 자유도만큼 존재한다. 2이상의 자유도계에서 고유 진동수들은 진동의 정상적인 Mode들의 주파수이다. 고유 진동수는 가장 낮은 값으로부터 시작하여 1차, 2차, , n차로 구분되며, 특히 1차 고유 진동수를 기본 고유 진동수라고 부른다. 1차 고유 진동수는 물체를 진동시켰을 때, 가장 쉽게 변형할 수 있는 모양으로 진동하는 진동수를 의미하고, 고차로 갈수록 물체가 변형하기 어려운 모양으로 진동하게 되는 진동수를 나타낸다. 대부분의 물체는 여러 개의 고유 진동수를 가지고 있다. 고유 진동수에서 진동하게 되면 고유 진동수보다 높거나 낮은 진동수에서 동일한 힘이 가해질 때보다 10~100배의 더 큰 응력이 발생된다. 이것을 ‘공진’이라고 한다. 감쇠를 고려하지 않고 계산한 고유 진동수를 ‘비감쇠 고유 진동수’라고 하며, 감쇠를 고려한 고유 진동수를 ‘감쇠 고유 진동수’라고 부른다. 감쇠율(Damping ratio) 감쇠율(Damping ratio)란 어떤 계의 감쇠를 임계 감쇠(Critical Damping)에 대한 비율로 표시한 것이다. 임계 감쇠는 물체가 외부로부터 외란 받았을 때, 진동을 전혀 일으키지 않고 곧바로 정지상태로 진동을 억지시킬 수 있는 감쇠의 크기이다. 이 식에서 계의 질량은 m, 계의 감쇠 계수는 c, 임계 감쇠계수는 , 계의 스프링 상수는 k이다. 감쇠비가 1이나 그 이상이 되면 외부로부터 외란을 받더라도 전혀 진동을 발생시키지 않고 정지 상태로 안정화된다. ①에서 말한 것처럼 감쇠비가 1보다 작은 경우를 과소 감쇠, 1인 경우를 임계 감쇠, 1보다 큰 경우…
①에서 말한 것처럼 감쇠비가… 모드형상