A Study on the Vibration Analysis of Beam

보의 진동해석에 관한 연구

The transfer matrix method is well-known and extensively used for finding solutions in vibration problems. At the final stage of this method natural frequencies are obtained by a trial and error search procedure. In this paper authors presented the method which needed only a few division number to yield an accurate solution and the most effective method to get an approximate solution in the case of beam vibrations. The methods which were presented by authors could be applied for the beam with nonuniform section and uniformly distributed load, and the values of numerical calculations by these methods have just agreed with those of experiments.

본 연구에서는 보의 전달매트릭스법을 적용함에 있어서 균일단면보의 분할방법과 이에 의한 수치계산의 결과를 엄밀해에 비교하여, 가장 가까운 값을 얻을 수 있는 방법을 제시하고, 이를 불균일단면을 가지거나, 여기에 임의의 하중이 작용하는 보에도 적용하여, 수치계산의 결과를 실험치와 비교하였다. 또한 진동수 방정식의 근사해를 구하기 위한 3가지 반복법에 대해 그 실용성을 검토하여 가장 효율적인 방법을 아울러 제시하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 균일단면에 있어서 질량의 분배방법은 방법 3이 가장 정도가 좋으며 이 경우 분할수 6이상이면 어떠한 경계조건에서든지 엄밀해에 거의 일치한다. 2. 상기1의 분할수 및 질량의 분배방법은 불균일단면을 가지거나 임의의 위치에 임의의 하중이 작용하는 경우에도 그대로 적용할 수 있다. 3. 진동수 방정식의 근사해를 구하는 반복법은 FPM이 가장 효율적이다. 4. 질량분배에 대한 방법 3과 FPM을 조합하여 수치계산을 행함으로써 종래의 전달매트릭스법에 비해 연산시간을 훨씬 단축시킬 수 있다.