아주대학교 기계공학응용실험 A+ 결과보고서 외팔보의 응력 변형률 측정, 고유 진동수 도출

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론
3. 실험 장치
4. 실험 방법
5. 실험 결과
6. 실험 고찰
7. 결론

본문내용

1. 실험 목적
회전하는 편심 질량을 가진 모터에 의해 타단 고정 외팔보에 가진력이 가해질 때, 주파수 응답 함수 통해 고유 진동수를 계산하여 등가 시스템을 도출한다. 이를 유한요소해석(FEM)에서의 값과 비교하고 고체역학과 진동학의 이론에 대해 고찰한다.

2. 실험 이론
2.1 유한요소법(Finite Element Method)
정확한 이론 해를 구하기 어려운 문제에 대한 수치적인 근사해법. 이론 해를 직접 구하기 어려운 복잡한 모델을 조작할 수 있는 유한개의 요소로 분할하고, 개별 요소의 특성을 계산한 다음, 전체 요소의 특성을 모두 조합하여 전체 모델의 특성을 근사적으로 계산하는 방법. ‘외팔보의 응력 변형률, 고유 진동수 해석’ 실험에서는 ANSYS를 사용해 유한요소해석을 진행한다.

컴퓨터를 이용한 유한요소해석은 다음의 세 단계를 거친다.
①전처리(Pre-processing)
- 문제 정의: 문제를 파악하고 정의한다.
- 형상 모델링: design modular를 이용해 직접 제작하거나, import기능을 사용하여 외부의 모델을 불러올 수 있다.
- 격자 생성: 파트의 크기와 해석 내용을 고려하여 격자를 생성한다. 격자는 정렬격자와 비정렬격자로 나뉘고, cell은 hexahedron, tetrahedron, pyramid 등으로 나뉜다.

②해석(Solving)
- 모델특성 입력: 각 파트의 해석적 거동을 설정한다.
- 해석조건 설정: 해석 solver의 조건을 설정한다.
- 경계조건 설정: 형상의 구속조건, 경계조건, 초기조건 등을 설정한다.

③후처리(Post-processing)
- profile, contour등을 이용해 계산 결과를 여러 방식으로 확인하고 시각화 한다.
- 계산 결과의 타당성을 확인한다.

참고 자료

mechanical vibration 5th edition in SI unit, Singiresu S. Rao, PEARSON, pp.157-158
mechanics of materials 3rd edition, Roy R. Craig, WILEY, p.466