진동소음공진 하이라이트 472-visope (모달해석,과도진동,회전기계진동평가, 면진내진, 원심력, 근음장)

 

모달해석(Modal Analysis)의 개요

모달분석은 탄성체의 진동에 대한 동적인 특성을 알아내는 과정이다. 질량을 가진 대상체는 각기 고유한 동적인 특성을 가지는데 이를 동특성(고유주파수, 감쇠비, 고유벡터, 고유모드형상)이라하며 모달해석은 이 동특성을 찾는 방법을 말한다. 모달해석의 목적은..

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진동 평가기준(회전기계)

진동의 측면에서 살펴보면, 크게 두 가지 기준이 있는데, 하나는 비접촉 변위진동센서를 이용하여 기계의 축의 변위(Peak to Peak, ㎛)를 관찰하는 것과 다른 하나는 가속도 센서를 이용하여 진동속도(rms, mm/s)의 값을 변환하는 것이다. 이 중에서 가속도 센서를 이용하여 측정하는 방법은...

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질량과 반지름 그리고 속도를 높게..

물체를 멀리 던지려면 ‘빨리 던지면 된다’는 뜻을 이해해 보려합니다.

어떤 물체를 빙빙 돌리면 이 것을 회전력이라고 하는데요 이 회전력을 물체의 질량과 중심으로부터의 거리 그리고 돌리는 속도로 설명하면 ‘원심력(Centrifugal force)’라는 용어가 반드시 따라옵니다.

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근음장(Near field),원음장(Far field)

근음장; 음원(sound source)의 최저주파수 파장보다 짧은 거리, -음원의 최대길이의 2배보다 짧은 거리, -음을 측정하기 힘든 영역(불규칙성으로 난분산), 음장(Acoustic field) 이란? 음이 존재하는 영역; 파동방정식으로 음향학적 거동을 표현할 수 있는 영역.

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면진(Isolating),제진(Damping)

진동의 충격을 피하거나 격리시키는 진동저감,-지진파가 갖고 있는 강한 에너지 대역으로부터 도피하는 구조,-진동절연체 이용, 구조물의 진동수 변경,-적층(Laminated)고무받침이나 납면진받침(LRB), 베어링(교량의 받침),-고유진동수를 지진주파수보다 더 낮게 하는 방식(고층빌딩),-내진설계(耐震設計)란?

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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 것.

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107 과도진동

과도진동 (Transient Vibration )

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‘갑자기’라는 말은 가만히 있는 상태에서 예상하지 못했던 변화가 발생할 때 사용하는 말이다. 물리적인분야에서도 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....

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목차(최신)- 진동 소음 공진-VISOPE -1000

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#과도진동, #갑자기, #정상진동, #응답, #transient, #Overshoot, #첨두시간, #자유진동,

#고유진동, #고유주파수, #진동분석, #초기진동

충격과 큰 진동의 차이2-자동차스프링과 쇽옵소버의 역할

 

충격과 큰 진동의 차이2

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요철을 자동차가 지나갈 때 제일 먼저 충격을 흡수하게 되는 것은 타이어로서 승차감과 안정을 위해서 매우 중요한 요소이다. 그 다음에는 새시스프링(spring)으로 소형차는 코일, 대형차는 판(plate)스프링을 사용한다. 그리고 shock absorber가 있고 마지막으로 실내 시트가 최종 역할을 맡게 된다. 이렇듯 자동차에서 느낄 수 있는 진동에 대해서도 여러 단계에 거쳐 방지를 하여도 사람은 진동을 느낄 수 있다. 다만 약하게 느끼거나 진폭이 낮고 기분이 나쁘지 않은 주파수영역(떨림의 반복)으로 변환시킬 뿐이다.

13.   마지막으로 사람은 몸에 닿는 부분이 많을수록 편안함을 느낀다. 따라서 그 부분이 불량하면 안락함이 뚝 떨어진다고 할 수 있다.

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키워드	진동, 가진력, 충격, 정상상태, 과도진동

충격과 진동의 개념

 충격과 진동 소음개념

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충격 진동이나 소음을 발생하는 것을 보면 ‘갑작스러움’또는 ‘강한’에 연관되는 설명을 할 수 있을 것이다. 예를 들면 총을 발사하는 그 강한, 프레스기계의 강한, 자동차 사고가 발생할 때의 갑작스러움, 발파작업이나 파괴작업 중에 발생하는 갑작스러움과 강력한 파괴력을 말할 수 있다. 충격은 정신적으로 충격상태를 유발하기도 하지만 물리적으로 진동과 소음을 확실히 유발시킨다. 충격력은 진동을 발생시키는 주요원인이지만 충격을 이용하면 많은 유용한 결과를 유추할 수도 있다. 이에 충격과 진동소음의 개념을 정리하였다.

충격 (Impact)

진동의 발생원인은 크게 불평형력과 충격력의 2가지로 구분하지만 자세히 세부적으로 4가지로 구분하면 회전기계의 불평형력, 충격에 의한 진동, 전기기계의 유도진동 또는 코로나 누설전류 등, 유체에 기인한 자려진동이 그 것이다.  그 중에서 충격력에 관련된 사항을 정리한다.

1.     충격은 위치가 가지고 있는 위치에너지와 질량이 가지고 있는 관성에 의한 운동에너지로 표현된다.

2.     충격은 초기 가진력을 주어 과도상태(Transient)를 유발하고 최대 동하중의 의미를 가진다.

3.     충격은 충격스펙트럼 분석을 통해 공진영역을 해석하게 할 수 있다. 즉, 전달함수의 결과값으로 주파수별 반응결과(FRF, 응답)를 통해 고유주파수(Wn)를 알아낼 수 있다. 따라서 이로 인하여 구조의 탄성계수를 산출할 수 있다.(k=mWn²)

4.     충격력과 가해진 시간은 충격량의 개념을 가진다.(F*t)

5.     충격의 정의는 순간적인 물리량으로 100ms이하의 빠른 가진과 500ms이상 기준선으로 복귀하는 패턴의 진동 또는 소음을 의미한다.

6.     대한민국 소음진동관련법에서는 충격소음을 140dB(A)이상이 하루에 10번 노출되지 않아야 한다고 하고 있으며 발파소음이나 진동은 최고값의 횟수 보정하여 75dB(A, V)를 넘지 않도록 관리하고 있다.

7.     설비진단분야에서는 충격패턴의 시간파형은 구조의 이완이나 베어링과 기어의 이상패턴 확인분야에 활용되고 있다.

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키워드	진동, 가진력, 충격, 정상상태, 과도진동

충격과 높은 진폭의 차이2

충격과 높은 진폭의 차이2

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요철을 자동차가 지나갈 때 제일 먼저 충격을 흡수하게 되는 것은 타이어로서 승차감과 안정을 위해서 매우 중요한 요소이다. 그 다음에는 새시스프링(spring)으로 소형차는 코일, 대형차는 판(plate)스프링을 사용한다. 그리고 shock absorber가 있고 마지막으로 실내 시트가 최종 역할을 맡게 된다. 이렇듯 자동차에서 느낄 수 있는 진동에 대해서도 여러 단계에 거쳐 방지를 하여도 사람은 진동을 느낄 수 있다. 다만 약하게 느끼거나 진폭이 낮고 기분이 나쁘지 않은 주파수영역(떨림의 반복)으로 변환시킬 뿐이다.

충격과 진폭

이러한 충격진동감쇠 메커니즘의 각 요소의 역할에 대해 상식과 지식을 넘나드는 정확한 사항을 다시 정리하면 다음과 같다.

1.     새시스프링은 차체와 차륜 사이에 설치되어 노면의 충격과 차륜의 진동을 흡수한다.

2.     코일스프링은 상하, Torsion bar는 좌우 비틀림 진동을 맡는다.

3.     스프링의 처짐을 camber라고하며 이를 잘 정렬해주어야 한다.

4.     코일스프링은 진동에 감쇠작용이 없다.(충격파를 동일한 에너지의 정현파로 변형함, 따라서 일정한 파동으로 처음의 강한 진폭을 줄일 수 있다.)

5.     쇼크 업소버는 스프링의 운동을 억제하여 진동진폭을 지속적으로 줄인다.

6.     쇼크 업소버는 갑작스런 빠른 속도의 진동인 충격에는 저항하고 지속적으로 진동진폭을 줄이지만 스프링은 초기 충격을 흡수할 뿐 지속적으로 진동을 줄이지 못하므로 같은 위치에 병행 설치되어야 한다.

7.     쇼크업소버의 감쇠작용은 인장되는 방향과 압축되는 방향이 같지 않으며 단방향과 복동형이 있다.

8.     판스프링은 판과 판간의 마찰에 의해 감쇠작용을 한다.

9.     적당한 감쇠계수는 C/Ccr = ξ =0.256~0.4를 갖는다.

10.   사람의 보행주파수는 대략 1Hz, 뛰는 수준의 주파수는 1~3Hz이며 이를 벗어나는 주파수라면 승차감이 좋지 않다고 한다. 진동감지 저주파일 경우 진폭이 대부분 커야 진동을 느끼며(멀미), 중주파의 경우 인체 민감 진동감지영역(4~8Hz)에 가까울수록 민감하며 고주파로 갈수록(8~90Hz)더 둔감해지는 즉 그 이상 500Hz이상은 사람이 전혀 감지하지 못한다.

11.   타이어의 표면패턴(Tread pattern)에 따라 소음과 진동이 다르며 진동측면에서 바이어스(튜브형)이 래디얼(Tubeless)보다 좋고 휠이 작을수록, 광폭일수록 승차감이 좋다.

12.   타이어는 정적평형(휠발란스)과 동적평형(깊이 휠발란스)이 있다.

13.   마지막으로 사람은 몸에 닿는 부분이 많을수록 편안함을 느낀다. 따라서 그 부분이 불량하면 안락함이 뚝 떨어진다고 할 수 있다.

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키워드	진동, 가진력, 충격, 정상상태, 과도진동

과도진동 (Transient Vibration )

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	과도진동, 갑자기, 정상진동, 응답, transient, Overshoot, 첨두시간

진동의 발생원인-힘-가진력

진동의 발생원인-힘

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진동의 필수적인 구성요소는 힘, 질량과 스프링으로 표현될 수 있으며 진동의 발생원인은 진동의 요소 중에서 힘(가진력)은 초기의 과도진동(Transient)을 유발하며 또한 지속적인 힘의 발생으로 정상상태의 진동(Steady state)을 유발하게 된다. 자동차를 통해 원인을 찾아보면 엔진의 회전과 요철의 통과 맞바람에 의한 차체의 움직임 등을 통해 진동이 발생하는 것을 알 수 있으며 이러한 진동의 가진력을 세부적으로 구분하면 다음과 같다.

진동의 가진력 (Exciting force)

진동은 고체적인 의미를 가지고 있으며 동적인(Dynamic force) 힘이 가해져야 반복적인 운동인 진동을 줄 수 있기 때문에 동적인 힘을 분석하면 다음과 같은 3가지의 가진력으로 구분할 수 있다.

1. 회전운동에 기인한 질량불평형의 발생이 유도하는 원심력
2. 충격과 직선왕복운동에 기인한 충격의 발생이 유도하는 충격력
3. 유체의 운동에 기인한 고체의 충돌에 의해 발생하는 유체기인 자려진동(Self exciting)
   이중에서 기계진동분석에서 문제가 될 만한 가진력은 회전운동이 주로 많으며 충격력과 자려진동으로 인해서 진단의 난위도가 결정되게 된다. 주로 문제가 되는 것은 고체와 고체의 마찰로서 이는 크게 파괴가 되는 원인이기 때문이다. 물론 기타 진동을 유발하는 가진력으로 전기에 의한 전자기력도 가진력이라고 할 수 있다. 모터의 전기적결함이나 전자기력에 의한 가진기(Shaker)를 그 예로 들 수 있겠다.

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관련키워드

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