Nonlinear vibration analysis of a beam carrying lumped masses and experimental model updating based on system identification
Kütleler taşıyan bir kirişin doğrusal olmayan titreşim analizi ve sistem tanımlamaya dayalı deneysel model güncellemesi
- Tez No: 1005174
- Danışmanlar: PROF. DR. MORTEZA HOMAYOUN SADEGHI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: Farsça
- Üniversite: Unıversıty Of Tabrız
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Dinamiği, Titreşimi ve Akustiği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Sistemlerin dinamik davranışlarının matematiksel modellere dayalı olarak incelenmesi ve modelin tanımlama ve deneysel güncelleme yaklaşımları kullanılarak doğrulanması ve onaylanması ihtiyacı, araştırmacılar tarafından her zaman dikkate alınmıştır. Ayrıca, birleşik sistemlerde büyük deformasyon, boşluk, bağlantılar ve etkileşimler gibi faktörlerin neden olduğu yerel ve yerel olmayan doğrusal olmayan özellikler, doğrusal olmayan analiz ve tanımlamayı gerekli kılmaktadır. Bu bağlamda ve kirişlerin titreşiminin önemine göre, bu çalışmada kiriş-kütle sisteminin zayıf ve güçlü doğrusal olmayan davranışı incelenmiştir. Bu amaçla, kütle-yay-sönümleyici sistemi taşıyan Rayleigh kirişinin enine titreşimlerinin yönetim denklemleri, kirişte büyük deformasyon olduğu varsayılarak türetilmiştir. Kütle ve kiriş arasındaki bağlantı doğrusal yay ve damper ile modellenmiş ve kirişteki enerji kaybı Kelvin-Voigt modeli kullanılarak belirlenmiştir. Çıkarılan doğrusal olmayan denklemler boyutlandırılmadıktan sonra, serbest ve zorlanmış titreşim davranışı çoklu ölçek yöntemi ve Green fonksiyonu kavramının uygulanması kullanılarak incelenmiştir. Bu analiz ile temel parametrelerin doğal frekanslar, şekil mod fonksiyonları, zamana bağlı doğrusal olmayan rezonans frekansları, titreşim tepkisi ve kararlılığı üzerindeki etkileri araştırılmış ve iç, birleşik, birincil rezonanslar ve modlar arasındaki enerji değişimi gibi doğrusal olmayan etkileşimler incelenmiştir. Daha sonra, incelenen matematiksel model çoklu kütle-yay-sönümleyici sistemlerine sahip bir sistem için genelleştirilmiştir. Araştırmanın bu aşamasından sonra, iç ve birincil rezonansların varlığında kiriş-kasa-yay-sönümleyici sisteminin tanımlanması, deneysel ve teorik yavaş akış dinamiklerinin eşdeğerliğine dayanan parametrik olmayan doğrusal olmayan sistem tanımlama yöntemine dayalı olarak incelenmiştir. Bu amaçla, sistemdeki doğrusal olmayan etkileşim modelini tanımlamak için ampirik mod ayrıştırma yöntemi kullanılarak sistemin içsel mod fonksiyonları çıkarılmıştır. Aşağıda, kiriş ve kütle arasında güçlü doğrusal olmayan viskoelastik bir bağlantının varlığında kiriş-kütle sisteminin doğrusal olmayan titreşiminin davranışı incelenmiştir. Bağlantı, doğrusallaştırılamayan yer değiştirme ve hızın arzu edilen bir fonksiyonudur. Sistemin yöneten denklemleri çıkarılarak, frekans davranışı sayısal yöntemler kullanılarak incelenmiş ve doğrusal olmayan bağlantının sistem tepkisi üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Son olarak, güçlü doğrusal olmayan bir bağlantının varlığında kiriş-kütle sisteminin sistem tanımlaması da deneysel olarak araştırılmış ve sistemin titreşim yanıtını yeniden üretmek için içsel modal osilatörlerden oluşan doğrusal olmayan bir etkileşim modeli oluşturulmuştur.
Özet (Çeviri)
Studying the dynamic behavior of systems based on mathematical models and the need for verification and validation of the model by using identification and experimental updating approaches, have always been considered by researchers. Moreover, local and nonlocal nonlinearities caused by factors such as large deformation, clearance, connections, and interactions in coupled systems, make nonlinear analysis and identification essential. In this regard, and according to the importance of vibration of beams, in this study the weak and strong nonlinear behavior of beam-mass system is investigated. For this purpose, the governing equations of the transverse vibrations of the Rayleigh beam carrying mass-spring-damper system are derived by assuming large deformation in the beam. The connection between the mass and the beam is modeled via linear spring and damper and the energy loss in the beam is determined using Kelvin-Voigt model. After non-dimensioning the extracted nonlinear equations, the free and forced vibration behavior is investigated using multiple scales method and application of the Green's function concept. With this analysis, the effects of fundamental parameters on natural frequencies, shape mode functions, time dependent nonlinear resonance frequencies, vibration response, and its stability are investigated and nonlinear interactions such as internal, combined, primary resonances and energy exchange between modes are studied. Then, the reviewed mathematical model is generalized for a system with multiple mass-spring-damper systems. After this stage of the research, the identification of the beam-mass-spring-damper system in the presence of internal and primary resonances is investigated based on the nonparametric nonlinear system identification method, which is based on the equivalence of the experimental and theoretical slow-flow dynamics. For this purpose, the intrinsic mode functions of the system are extracted using empirical mode decomposition method to identify nonlinear interaction model in the system. In the following, the behavior of the nonlinear vibration of the beam-mass system in the presence of a strongly nonlinear viscoelastic connection between the beam and mass is investigated. The connection is a desirable function of displacement and speed which cannot be linearized. By extracting the governing equations of the system, frequency behavior is investigated using numerical methods and the effect of nonlinear connection on the system response is studied. Finally, the system identification of the beam-mass system in the presence of a strongly non-linear connection is also experimentally investigated and a nonlinear interaction model consisting of the intrinsic modal oscillators is created to reproduce the vibrating response of the system.
Benzer Tezler
- Değişken kesitli kirişlerin titreşimleri (kesin çözüme dayalı incelemeler)
Vibrations of tapered beams (parametric studies based on exact solution)
SEVİNÇ AYCAN YETİM
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGÜR TURHAN
- Elastik çubukların titreşim frekanslarının ve burkulma yüklerinin sonlu elemanlar yöntemiyle analizi
Başlık çevirisi yok
UYGUR YENİ
- Akışkan taşıyan mikro kiriş titreşimleri
Vibrations of fluid conveying micro-beam
SAİM KURAL
Doktora
Türkçe
2013
Makine MühendisliğiCelal Bayar ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERDOĞAN ÖZKAYA
- Taşıyıcı sistemi beton dolgulu kompozit kolonlar içeren dışmerkez çaprazlı çerçevelerden oluşan bir binanın tasarımı ve doğrusal olmayan analizi
Design and nonlinear analysis of a building with eccentrically braced frames having steel-concrete composite columns
OĞUZCAN HADİM
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ CÜNEYT VATANSEVER
- Development of a computer program for analysis and linear seismic performance evaluation of frame type reinforced concrete buildings according to TSC-2018
Betonarme çerçeve türü binaların analizi ve TBDY 2018'e göre doğrusal yöntemler ile performans değerlendirilmesi için bir yazılım geliştirilmesi
ŞAHABEDDİN RİFAİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERCAN YÜKSEL