고유 진동수(Natural frequency) 정의 고유진동수란?물체의 고유 진동수는 방해를 받았을 때 자연적으로 진동하는 진동수 또는 비율입니다. 물체는 하나 이상의 고유 진동수를 가질 수 있으며 일반적으로 특정 물체의 고유 진동수를 모델링하기 위한 도구로 고조파 발진기를 사용합니다.물체의 고유 진동수와 동일한 물체에 부자연스럽거나 강제된 진동수를 적용할 수 있습니다. 이와 같은 경우에 우리는 사실상 공명, 즉 물체의 고유 진동수에서 진동을 생성합니다. 이것이 특정 구조에서 발생하면 진동의 크기가 계속 증가하여 구조적 결함이 발생합니다.시스템의 진동이 고유 진동수와 같을 때 모션 패턴을 형성합니다. 우리는 이러한 특정 특성 주파수를 물체의 정상 모드라고 부릅니다. 고유진동 소프트웨어 알아보기▶ 고유진동수는 다양한 주요 요인으로 구성되며 다음과 같습니다. 물체가 자연적으로 진동하는 진동수를 고유진동수라고 합니다. 물체의 고유 주파수를 모델링하는 도구로 고조파 발진기를 사용할 수 있습니다 . 고유진동수는 물체를 물리적으로 교란시킬 때 자연적으로 발생하는 진동수이며, 특정 진동수의 적용에 따라 진동하는 물체를 강제 진동수라고 합니다. 물체의 고유 진동수에 해당하는 강제 진동수를 적용하면 물체는 공진에 직면하게 됩니다. 고주파와 저주파의 차이점▶ 고유진동수 공식질량을 나타내는 볼이 끝에 붙어 있는 스프링을 시각화합니다. 볼과 스프링이 고정되어 있는 동안 스프링은 부분적으로만 늘어나며 단순 조화 진동자 는 평형 위치에 있습니다. 따라서 스프링의 장력은 공(질량)을 아래쪽으로 당기는 중력과 같습니다. 공을 평형 위치에서 멀리 옮기면 두 가지 가능한 결과가 있습니다. 스프링에 더 많은 장력을 추가합니다. 즉, 아래쪽으로 늘어납니다. 중력이 반작용 스프링의 장력 없이 볼을 아래로 당기는 기회를 제공합니다. 즉, 볼을 위쪽으로 미는 것입니다. 당신이 취하는 행동에 관계없이 공은 평형 위치에 대해 진동하기 시작할 것입니다.이 진동 주파수는 고유 주파수이며 Hz(헤르츠) 단위로 측정합니다. 요약하면 이것은 스프링의 속성과 볼의 질량에 따라 초당 진동을 제공합니다.이제 위의 예를 사용하여 단순 고조파 발진기의 고유 주파수를 계산합니다. 고유진동수를 계산할 때 다음 공식을 사용합니다.f = ω ÷ 2π 여기서 ω는 라디안 또는 초 단위로 측정하는 진동의 각 주파수입니다. 다음 공식을 사용하여 각 주파수를 정의합니다.ω = √(k ÷ m) 그러면 공식이 다음과 같이 조정됩니다.f = √(k ÷ m) ÷ 2π f 는 고유진동수k 는 스프링에 대한 스프링 상수입니다.m 은 공의 질량우리는 미터당 뉴턴으로 스프링 상수를 측정합니다. 상수가 더 높은 스프링은 더 단단하고 확장하려면 추가 힘이 필요합니다.위 공식을 사용하여 고유진동수를 계산할 때 먼저 시스템의 스프링 상수를 결정해야 합니다. 일반적으로 테스트를 수행하여 이 값을 얻습니다. 그러나 이 예에서는 150N/m을 사용하여 k 를 나타내고 2kg을 사용하여 질량 m 을 나타냅니다 . 이제 계산 단계를 수행하여 이러한 값을 활용합니다. f = √(150N/m ÷ 2kg) ÷ 2πf = √(75Hz) ÷ 2πf = 8.66Hz ÷ 2πf = 8.66Hz ÷ 2(3.14)f = 8.66Hz ÷ 6.28f = 1.3789Hz또는f = 1.38Hz 고유 주파수는 1.38Hz이며, 이는 시스템이 초당 거의 1.5회 진동하는 것으로 해석됩니다. 고유진동과 공진을 쉽게 이해해볼까요?▶ 자연 주파수 계산의 중요성우리는 일반적으로 고유진동수와 모드 모양을 거의 모든 시스템에서 가장 중요한 단일 속성으로 간주합니다. 상상할 수 있듯이 모든 시스템의 과도한 진동은 구조적 및 기능적 문제로 이어집니다.그 이유는 고유 주파수가 시스템의 공진 주파수 와 일치할 수 있기 때문입니다. 예를 들어 시스템에 시변하는 힘을 사용하고 고유 진동수 중 하나와 동일한 주파수를 선택하면 시스템을 위험에 빠뜨릴 수 있는 엄청난 진폭의 진동이 발생합니다.이것이 기계 시스템을 설계할 때 시스템에서 발생할 가능성이 있는 가능한 가진 주파수보다 훨씬 더 큰 고유진동수를 계산하고 확인하는 것이 중요한 이유입니다. 고유 주파수 이동 방법일반적으로 다음은 고유 주파수 이동을 허용하고 시스템의 진동 응답을 최소화하는 규칙입니다. 고유진동수를 높이려면 강성을 추가하십시오. 고유진동수를 줄이려면 질량을 추가하십시오. 댐핑이 증가하면 피크 응답이 줄어들지만 응답 범위가 넓어집니다. 댐핑이 감소하면 피크 응답이 증가하지만 응답 범위가 좁아집니다. 강제 진폭을 줄이면 공진 주파수에서 응답이 완화됩니다. 고유진동수 값은 모든 시스템의 가장 중요한 단일 매개변수 또는 속성 중 하나입니다. 설계자가 정확한 주파수 지점을 인지해야 하는 필요성은 시스템의 기능, 성능 및 수명주기에 매우 중요합니다 . 자료출처 : https://resources.pcb.cadence.com ■ 진동하는 물체의 고유한 성질 ■ 외력이 없는 상태에서의 떨림(흔들림) 주파수 ■ 질량(m)과 강성(k)의 함수 고유진동과 3DCAD▶ 고유진동수가 왜 중요한가 ? 공진을 일으키는 과도한 응력에 따른 파손을 피하기 위해 고유진동수 해석이 필요하다!! SOLIDWORKS Simulation 고유진동수 해석1. 빌딩 2. 다리 3. 강판 CAD 모델 차량용 거치대 설계의 진동성능▶
