석사학위 청구논문  (2001년 12월   숭실대학교 대학원 기계공학과  정 형 곤, 지도교수 김 진 오)

 

불균일 원형 봉의 비틀림 진동 특성

Torsional Vibration Characteristics of Nonuniform Circular Rods

 

[국문초록]

   불균일 원형 봉은 주로 초음파 용접기에서 진동발생기에 의해 발생된 진동을 증폭하는 역할을 한다.  대부분 종진동이 원형 봉에 가해지며, 이에 대한 관련 연구는 보고되어 있다.  본 논문에서는 초음파 점도계에서 사용될 불균일 원형 봉의 비틀림 고유진동 특성을 엄밀해와 근사해로 구하고, 비틀림 가진기에 의해 발생된 진동에 대한 불균일 원형 봉의 응답을 이론적, 실험적으로 연구하였다.  경계조건은 한쪽이 고정되고 다른 한쪽이 자유로운 경우의 자유진동과 한쪽이 가진되고 다른 한쪽이 자유로운 가진응답인 경우로 정하였다.  얻어진 특성방정식과 해로부터 고유진동수, 모드형상, 가진응답을 구하였다.

   이론적인 해석의 결과 2단 원형 봉과 원추형 테이퍼 봉에서 엄밀해와 근사해로 구한 고유진동수와 모드형상은 잘 일치한다.  나팔형 테이퍼 봉은 단면의 형상을 다른 방식으로 정의한 Makarov와 Kharitonov의 방법으로 고유진동수와 모드형상을 구하였다.  고유진동수는 임피던스 분석기로 측정하여 비교하였다.  그리고, 가진응답은 레이저 면내 속도 측정장비를 이용하여 측정한 결과와 이론적인 해석 결과를 비교하여 검증하였다.

   연구 결과가 비틀림 진동을 하는 불균일 원형 봉의 설계시 고유진동수, 모드형상 및 가진응답을 예측하는 기초자료로 활용되기를 기대한다.

 

[목 차]

1. 서 론

2. 비틀림 진동의 정식화

    2.1 운동방정식

    2.2 균일 원형 봉의 비틀림 진동

3. 2단 원형 봉의 비틀림 진동

    3.1 고유진동 엄밀해

    3.2 고유진동 근사해

    3.3 가진응답

4. 원추형 테이퍼 봉의 비틀림 진동

    4.1 고유진동 엄밀해

    4.2 고유진동 근사해

    4.3 가진응답

5. 나팔형 테이퍼 봉의 비틀림 진동

    5.1 Makarov 방법

    5.2 Kharitonov 방법

6. 실 험

    6.1 고유진동수 측정

    6.2 가진응답 측정

7. 결 론