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목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론
3. 실험 장치 및 실험 방법
4. 실험 결과
5. 결론
6. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 목적
간단한 실험을 통해 비정상 열전달의 원리를 이해하고 측정한 (구슬 온도)와 (주변 온도)를 이용하여 구슬로부터 주변으로의 대류 열전달 계수 h의 값을 추측해본다.

2. 실험 이론
대류란 유체의 눈에 보이는 큰 움직임에 의한 열전달이며 주로 액체, 기체에서 일어난다. 대류의 종류에는 자연 대류와 강제 대류가 있다. 자연대류는 유체의 온도가 달라서 밀도변화가 부력을 생성하여 열전달하는 것을 의미한다. 자연대류는 강제대류보다 작은 열전달계수 값을 가진다. 자연 대류에서 Nusselt 수는 다음을 만족한다.

이때 로 부력의 무차원 수이고 로 Rayleigh 수, 는 열확장계수, 는 중력 가속도를 의미한다. 최종적으로 구에서 자연대류에서는 , 조건에서 를 만족한다.
비정상 열전달은 시간에 따라서 물체의 온도가 변화하면서 일어나는 물체로부터 주변으로의 열전달을 의미한다. 대표적으로 담금질, 요리, 핸드폰의 발열이 있다. 비정상 열전달 해석을 위해서는 다음과 같은 과정을 거친다.
뉴턴의 냉각 법칙으로 를 구한다.
(: 열전달량, :대류열전달계수, :표면적
: 구슬 온도, : 주변 온도)
그 다음 열역학 제 1법칙을 이용하여 를 구한다.
(: 단위시간당 주입되는 열량, : 단위시간당 방출되는 일의 양,
:내부 에너지, :질량, :밀도, :비열,
:부피)
방정식 를 세우고 초기 조건 를 이용하면 시간에 따른 온도의 식은 를 만족한다. 이를 다시 나타내면 다음과 같이 시간에 따른 온도의 그래프를 직선으로 그릴 수 있다.
이때 기울기가 인 직선이 생기는 것을 확인할 수 있다.

출처 : 해피캠퍼스

목차

1. 실험목적
2. 실험 장치 및 실험 방법
3. 실험결과
4. 분석(토의)
5. 결론
6. 부록

본문내용

1. 실험 목적
수평 원형관의 마찰 계수와 압력 강하의 관계를 이해하고, 펌프 및 유체 수송 시스템의 설계 능력을 배양한다.

2. 실험 장치 및 실험 방법
2-1. 실험장치
차압계(차압 측정용), 디지털 오실로스코프(차압 데이터 추출 및 저장), 펌프, 아날로그 유량계(유량 확인), 주파수 조절 장치(유량 조절)

2-2. 실험방법
① 차압계와 디지털 오실로스코프 연결한다.
② 펌프를 가동하고 원하는 유량을 맞추기 위해 주파수를 조절한다.
③ 유량계의 눈금을 읽어 유량을 확인한다.
④ 5분간 차압을 측정하고 데이터를 저장한다.

3. 실험 결과
먼저 실험 온도 환경은 20°C라 가정한다. 이때 물의 밀도 와 dynamic viscosity 을 이용하여 동점성 계수를 계산하면 이다.
출처: Cengel&Cimbala. (2020). Fluid mechanics (4ed, Appendix Table A-3). McGrawHill.
stainless steel의 Roughness는 0.002mm이다.
장치1의 상대조도:
장치2의 상대조도:
출처: Cengel&Cimbala. (2020). Fluid mechanics (4ed, pp. 371, Table 8-2 ). McGrawHill.

출처 : 해피캠퍼스

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론
3. 실험 장치 및 실험 방법
4. 실험 결과 및 고찰
5. 결 론
6. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 목적
– 트러스의 구조와 이력 부재 특징을 이해한다.
– 조인트법을 이해하고 실제 문제에 적용할 수 있는 능력을 기른다.
– 단면법을 이해하고 실제 문제에 적용할 수 있는 능력을 기른다.
– Capstone 프로그램 사용법을 익히고 데이터취득을 실습한다.
– 취득된 데이터를 올바르게 해석하고 이론과의 차이를 고찰할 수 있다.

2. 실험 이론
– 트러스의 정의와 외력
트러스는 기계공학용어사전에 의하면 ‘직선봉을 삼각형으로 조립한 일종의 빔(beam) 재(材)’라고 되어 있다. 쉽게 풀어서 이야기 하면 여러 개의 직선 부재들을 한 개 또는 그 이상의 삼각형 형태로 배열하여 각 부재를 절점에서 연결해 구성한 뼈대 구조를 뜻한다.

<그림 > 트러스의 구조

<그림 > 이력 부재

트러스는 <그림 1>과 같이 막대 형태의 부재와 핀으로 이루어져 있으며 핀으로 연결된 부분을 조인트라고 한다. 트러스 내의 모든 힘은 이 조인트에 주어진다고 가정하고 설계되며 만약 이런 구조물들이 조인트에서 지지되고 하중이 가해지며 각 막대의 자체 무게는 무시된다면 각 막대는 2개의 힘이 작용하는 이력 부재가 된다. 이들은 이력 부재이므로 막대의 끝 조인트에 작용하는 힘의 합은 크기가 0인고 방향이 서로 반대이며 조인트를 잇는 선을 따라 작용한다.

– 트러스의 내력

<그림 > 빔의 자유물체도

임의의 평면에 의해 잘라진 한쪽의 부재에 대해 자유물체도를 그리면, <그림 3>과 같이 잘려나간 부분의 점P 에 대해 작용하는 힘F 와 우력M 으로 표시되도록 표현할 수 있다.
점P에 대한 모멘트의 합은 0이므로 부재는 이력 부재이고 힘F는 조인트에 가해지는 힘T와 크기가 같고 방향이 반대이다. 따라서 트러스의 내력은 조인트에 가해지는 힘과 동일하게 인장력 혹은 압축력이 된다.

출처 : 해피캠퍼스

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론
3. 실험 장치 및 실험 방법
4. 실험 결과 및 고찰
5. 결 론
6. 참고문헌

본문내용

1. 실험 목적
1) DC 모터와 아두이노를 이용하여 모터의 위치 제어 시스템을 만들고, PID를 제어기로 사용하여 모터의 각도를 제어함으로써 모터 제어시스템의 동역학과 자동제어에 대해 이해한다.
2) PID제어에서 P, I, D 각각의 특징에 대해 분석해 본다.
3) 모터의 과도응답과 정상상태 응답을 분석해 본다.

2. 실험 이론
2-1. 모터(전동기)
모터는 전기에너지를 운동에너지로 바꾸는 장치를 의미한다. 하지만 꼭 전기에너지로만 작동되는 것은 아니고 엔진 같이 화학 반응 에너지를 운동에너지로 바꾸는 경우도 있고 회전운동뿐만 아니라 반복운동을 해주는 것도 모터라고 말할 수 있다. 모터는 플레밍의 왼손법칙을 따른다.

모터의 종류에는 DC 모터와 AC 모터가 있다. 주요 특징은 아래 <표 1>과 같다.
DC 모터
– 직류전원을 이용.
– 고정된 자기장(영구자석, 전자석) 형성.
– 정류자와 브러시로 연속적인 회전.
브러쉬에 마모에 따른 성능 저하 존재.
– 간단한 구조, 비교적 작은 힘.
– 제어가 쉽고, 저렴한 가격.
– 플레밍의 왼손법칙을 이용
– 급격한 가속성, 선형적인 회전 특성
– Cf. 주로 소형 모터, 장난감.
AC 모터
– 교류 전원을 이용.
– 고정자: 회전하는 자기장 형성
– 회전자: 회전자 구조에 따라 구분.
– 복잡한 구조, 큰 파워.
– 유도 모터, 동기 모터 등이 있음.
– Cf. 산업용

<중 략>

4. 실험 결과 및 고찰
Step 3) 다음 조건을 만족하도록 P, I, D 값을 찾고, 최종 응답 성능을 기술하라. 조건에 맞는 응답을 찾을 수 없다면 그 이유는 무엇인지 기술하라.
Step 4) 모터의 목표 각도를 120°로 바꾸어 다시 튜닝을 한다면 각각 P, I, D값이 어떻게 변화하는지 Step 3의 결과와 비교하여 기술하라.

출처 : 해피캠퍼스

목차

1. 실험 목적

2. 실험 이론
2-1. 진동의 정의와 1자유도 진동계
2-2. 조화 가진력에 대한 x _{p} (t)의 특성
2-3. 실험에서 고유 주파수를 파악하는 방법
2-4. 진동계의 분류와 등가 진동계
2-5. 외팔보의 등가 진동계
2-6. 대수 감소법

3. 실험 장치 및 실험 방법
3-1. 실험 장치
3-2. 실험방법

4. 실험 결과 및 고찰
4-1. 실험결과
4-2. 고찰

5. 결 론

6. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 목적
1) 고체 역학 이론과 측정한 자유 진동 응답을 이용하여 외팔보의 등가진동계를 구성한다.
2) 구성된 등가 진동계의 정확도를 확인한다.

2. 실험 이론

2-1. 진동의 정의와 1자유도 진동계
진동의 정의는 평명위치를 중심으로 물체가 반복적으로 흔들리는 현상이다.
<그림 1>과 같이 1자유도 진동계를 보면 질량 요소(), 강성 요소(), 감쇠 요소()로 구성되어 있는 것을 확인할 수 있다.

<중 략>

2-4. 진동계의 분류와 등가 진동계
먼저 진동계는 크게 이산 시스템(Discrete system)과 연속 시스템(Continuous system)를 나눌 수 있다. 이산 시스템은 질량과 강성이 차지하는 공간이 각각 분리된 진동 시스템으로 보통 1, 2 자유도 진동계이 있고 일반적으로 해석이 쉽다. 연속 시스템은 질량과 강성이 시스템 전체에 분포된 진동 시스템으로 우리 주변에서 볼 수 있는 모든 진동 시스템이고 일반적으로 해석이 어렵다. 따라서 복잡한 연속 시스템의 진동 특성을 나타내는 좀 더 간단한 연속 시스템이나 이산 진동 시스템을 등가 진동계로 나타내어 문제를 해결한다.

2-5. 외팔보의 등가 진동계
등가 진동 시스템을 이용한 진동 해석의 정확도는 등가 진동 시스템을 구성하는 등가 질량과 등가 강성의 정확도에 달려 있다.

외팔보 끝단에 작용한 정적 힘에 의한 변형(처짐)은 동적 힘에 의한 진동 변위와 유사하다. <그림 2>과 같이 외팔보가 있을 때 고체역학에 배운 내용을 이용하면 외팔보 끝단의 정적 변형은..

<중 략>

3-2. 실험방법
3-2-1. 실험 장치 구성순서
1) 지지대에 연결된 외팔보를 실험대 위에 놓는다.
만약, 부가 질량(모터)이 장착되어 있으면 제거해야 한다.
2) 앰프 상장에서 앰프를 꺼낸다.
3) 앰프에 두 케이블을 연결한다.
4) 가속도계와 전용 케이블을 연결한다.

출처 : 해피캠퍼스