과도진동 (Transient Vibration )
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‘갑자기’라는 말은 가만히 있는 상태에서 예상하지 못했던 변화가 발생할 때 사용하는 말이다. 물리적인 분야에서도 같은 표현이 사용되는데 특히 진동분야에서의 ‘갑자기’는 갑자기 진동을 주는 원인이 생겼다는 뜻으로서 자유진동(정상상태의 진동, 초기조건이 사라진 이후의 고유의 진동상태, 고유주파수)나 강제진동(외부가진력, 원심력, 충격력을 지속적으로 공급하여 진동이 지속적으로 발생하는 상태)와 구별된다. 이는 수식적으로, 물리적으로 분명 차이가 있으며 이때 ‘Transient’라는 말이 사용된다. 즉, 이것은 최초의 이벤트라고 할 수 있다.
Transient Vibration
‘갑자기’는 과도(Transient)를 의미한다. 최초의 이벤트인 ‘갑자기’의 실현은 두 가지 종류가 있는데 힘과 속도 및 가속도로 표현할 수 있다. 즉, 갑자기 힘이 주어졌다면 그 때의 변위(x)와 속도(v)가 ‘0’이었다는 전제조건이 성립되고 또, 갑자기 속도와 가속도가 가해졌다면 속도(v), 가속도(a)가 일정(constant)하다고 전제하는 것이다. 이것은 처음부터 값을 모두 알 수는 없는 자유낙하, 자유진동, 강제진동과는 다른 것이고 비교적 어려운 수치해석의 해를 구하도록 전제조건을 제공해 준다.
예를 들어 갑자기 F의 힘을 받는 스프링-질량계의 진동변위(x)는 XcosWnt(일반해)+F/k(특수해)가 된다.
물리적으로는 과도진동이란 정상상태진동 이전의 초기조건을 의미하는데 말 그대로 진동이 발생하도록 갑자기 주는 이벤트, 그 때의 진동을 의미한다. 이 때 첨두시간과 Overshoot라는 용어가 나오는데 갑자기 힘이 가해지는 경우의 첨두시간이란 변위의 최대치가 생기는 시간을 말하며 그리고 Overshoot는 변위최대치에서 초기변위를 제거한 상태의 정상상태의 최대변위를 의미한다.
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키워드
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과도진동, 갑자기, 정상진동, 응답, transient, Overshoot, 첨두시간
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