Geri Dön

Eksenel yük altındaki çeşitli çatlaklı ve yay ekli kirişlerde titreşimlerin analizi

Vibration analysis of generally cracked beams with springs and masses and axial load

  1. Tez No: 126943
  2. Yazar: KAAN ALTAY
  3. Danışmanlar: PROF. DR. VEDAT KARADAĞ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2002
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Mekanizma Tekniği ve Makine Dinamiği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 97

Özet

EKSENEL YÜK ALTINDAKİ ÇEŞİTLİ ÇATLAKLI VE YAY EKLİ KİRİŞLERDE TİTREŞİMLERİN ANALİZİ ÖZET Günümüzde, makina mühendisliğinin en önemli konularından biri mekanik titreşimlerdir. Sürekli sistemlerin, özellikle kiriş benzeri yapıların titreşimleriyle ilgili araştırma literatürde mevcuttur. Çatlaklı kirişlerle de ilgili birçok araştırma yapılmış olup literatürde birçok makale bulunmaktadır. Çatlak etkilerinin çubukların dinamik davranışları üzerindeki etkilerinin incelenmesi, makina mühendisliği ve inşaat mühendisliği uygulamalarındaki çatlak etkilerinin önem kazanmasıyla son yıllarda artmıştır. Makina parçalarının tasarlanmasında, titreşim etkileri gün geçtikçe önem kazanmaktadır. Titreşim etkileri hem hasar analizinde hem de tasarımda oldukça önemlidir. Bazı durumlarda titreşim, tasannu etkileyen diğer tüm faktörlerden daha önemli olabilmektedir. Bu nedenle, günümüzde makina parçalarının, titreşim kontrolü yapılmadan tasannu mümkün olmamaktadır. Türbin kanatlan, uçak kanatlan gibi pratikte kullanılan pek çok elemanda, gerek üretim sırasında imalat hatasından dolayı, gerekse işletme koşullarında yorulmadan dolayı hasar oluşabilir. Çatlaklar genellikle türbin ve kompresör kanatlannda görülür. Uçak motorlannda bulunan eksenel kompresörlerin kanatlannda kazayla meydana gelen mekanik hasardan dolayı çatlaklar oluşur. Bunun sebebi hava emişi sırasında havanın içinde ince taşlar ve kum olması ve bunların kompresör kanatlanna çarpmasıdır. Hasar görmüş bu parçalann titreşim analizi yapılarak hasarın yeri ve büyüklüğü tespit edilebilir. Makina parçalan veya yapı üzerindeki çatlak, çatlak derinliğinin bir fonksiyonu olan yerel esnekliğe sebep olur. Bu esneklik yapının dinamik davranışını değiştirir ve bu değişimden çatlağın yeri ve büyüklüğü tespit edilebilir. Yapıda bulunan çatlak, titreşim genliğine ve titreşim yönüne bağlı olarak zamanla açılmakta veya kapanmaktadır. Yapılardaki çatlaklar çeşitli şekillerde modellenmektedir. Bunlardan birisi malzeme parametrelerini azaltarak modellemedir. Bu tip modelleme daha çok çatlak rotorlar üzerine uygulanmaktadır. Diğer bir yöntem çatlağı bulunduğu konumda bölgesel esneklik matrisi ile modellemektir. Bu matrisin elemanları lineer kırılma mekaniği prensipleri kullanılarak hesaplanır ve matris boyutlan incelenen hareketin serbestlik derecesine göre değişir. Başka bir model de, çatlak olan bölgede yapının kesidini azaltmaktır. Bu çalışmada kullanılan model ise kütlesiz burulma yayı modelidir. Bu model literatürde lineer yay modeli olarak geçmektedir. Sebebi ise yapının eğilme titreşimleri yapması sırasında her iki yöndeki hareketinde de yay katsayısı sabitkalmaktadır. Her iki yönde harekette de çatlak açılmakta ve kapanmaktadır. Bu durumda yay katsayısının açılma ve kapanma durumunda farklı olması beklenir. Literatürde çatlaklarla ilgili olarak analitik, nümerik ve deneysel çalışmalar çoktur. Hala cevaplanamamış birçok problem mevcuttur ve bu problemler üzerinde çalışmalar devam etmektedir. Bu problemler; kapalı çatlaklar üzerinde daha fazla çalışma, titreşimli çatlak yapılarda termal etkilerin incelenmesi, çatlak tespitinde sönümdeki değişimlerin analitik formülasyonunu kullanmadır. Bu çalışmada eksenel yük etkisi altındaki çeşitli çatlak türleri hallerinde, yay ve kütle eklenen ince kirişlerde titreşim karakteristikleri sonlu elemanlar metoduyla incelendi. Kullanılan ince çubuk sonlu elemanlarında eğilme ve kesit dönme serbestlikleri seçildi. Ankastre-serbest, basit-basit, mesnetli ve yay üzerinde yerleştirilmiş nokta kütleli ince çubuklarda, geometrik nonlineerlik etkileri de göz önüne alınarak, tek taraflı, çeşitli derinlikteki çatlak etkileri, çatlak modelleme ve çok sayıdaki çatlak etkileri geniş olarak incelendi. Elde edilen sayısal değerler, diğer çeşitli yöntemlerle elde edilen sayısal değerler, literatürden elde edilebilen ve mevcut çalışmada elde edilen deneysel değerlerle karşılaştırılarak, yöntemin geçerliliği gösterildi ve karmaşık hallerdeki sayısal değerler literatürde yeni bir çalışma konusu olarak incelendi. XI

Özet (Çeviri)

VIBRATION ANALYSIS OF GENERALLY CRACKED BEAMS WITH SPRINGS AND MASSES AND AXIAL LOAD SUMMARY Nowadays, mechanical vibration is very important subject in mechanical engineering. There are lots of investigations about continuous systems especially beams in the literature. There are also various investigations about cracked beams. The effect of cracks on the dynamic behaviour of beams has received much attention because of its importance in mechanical and civil engineering applications. In the design of machine parts, vibration effects take importance, recently. Vibration effects are very important in both damage analysis and design. In some condition, vibration is more important than the other factors affect design. Therefore, it is not possible to design machine parts without vibration check. The cracks, themselves, may be present as small flaws in the material manufacturing stage; they may arise during fabrication, or they may be the result of damage (fatigue, impact corrosion) to the completed structure. Especially, the crack may be present in the turbine blades of jet turbine engines, plane wings and other structures which are used in the widespread. Cracks can appear as a result of the accidental mechanical damage which often occurs in the blades of axial compressors of aircraft engines. In this case damage arises as a result of air suction when the air contains fine stones and sand (from the apron). A vibration analysis of these damaged machine parts makes it possible to locate the damage and identify its magnitude. The existence of a crack in a structural member introduces local flexibility which is a function of crack depth, and consequently affects the dynamic behaviour of the cracked member. An analysis of the changes makes it possible to identify the cracks without disengaging all of the system. In the case of the breathing crack, a crack opens or closes during vibration according to vibration direction and vibration amplitude. There are various modelling of the damage. One of them is reducing the section modulus of the beam. This model is commonly used in cracked rotors. Another approach has been to model the crack by a local flexibility matrix, the dimensions of which depend upon the degrees of freedom being considered. The elements of this matrix are calculated using fracture mechanics principles. The other model is simple reduced section models of cracked beams. For uniform beams, a physical model of a massless rotational spring is used to represent the local flexibility introduced by the crack in this study. This model is used as a linear spring model in the literature. Because, for a given crack depth, the equivalent spring constant remains the same for both direction of loading in plane. In the case of the breathing crack, a crack that Xllopens and closes during vibration, the spring constant appears to be different for open and closed cracks. In the literature, there are various analytical, numerical and experimental investigations about the cracks. There are still many unanswered questions, especially in the area of closing cracks in beams. A list of topics of interest for further research follows: further work on the effect of the closing cracks; thermal effects due to cracks in vibrating structures; analytical formulation of the damping change due to the crack, as an alternative means of crack identification. In the present analysis: Vibration characteristics of axially loaded beams with various types of cracks, springs and mass attachments, have been analysed by finite element method. Four degrees of freedom thin beam finite elements were used throughout the analysis. Clamped-free, free-free and simple-simple supported beams, and point masses with rotatory inertias and spring attachments were used in the analysis considering geometrical nonlinearity, several types of cracks, and crack models. Analytically and experimentally obtained results, were compared with each other and with the results available in the literature satisfactorily. Xlll

Benzer Tezler

  1. Tez No

    119246

    Investigation of mixed mode crack propagation from preexisting notches in Brazilian discs of Ankara andesite

    Önceden çatlaklı Ankara andeziti Brazil disklerinde karışık modlu çatlak ilerlemesinin incelenmesi

    ONAT BAŞBAY

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2002

    Maden Mühendisliği ve MadencilikOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. LEVENT TUTLUOĞLU

  2. Tez No

    65359

    İki eksenli eğilme momenti ve eksenel yük altındaki kolonların sonlu parçalar metodu ile analizi

    Finite seyment method for biaxially loaded reinforced concrete columns

    SEVİM UMUR KORKUT

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1997

    İnşaat MühendisliğiÇukurova Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. CENGİZ DÜNDAR

  3. Tez No

    549215

    Çelik tüp içine lif katkılı beton doldurulmuş kısa kompozit kolonların davranışlarının incelenmesi

    Investigation of behavior of fiber added concrete filled short steel composite columns

    MUHAMMET AYDIN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    İnşaat MühendisliğiVan Yüzüncü Yıl Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SONER GÜLER

  4. Tez No

    393030

    Strengthening of low-strength short columns with sprayed up textile reinforced gfrc

    Püskürtme bazalt tekstil takviyeli gfrc ile düşük dayanımlı kolonların güçlendirmesi

    SOHEİL KHOSHKHOLGHİ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALPER İLKİ

  5. Tez No

    384942

    Soil improvement by Polyurethane-Bitumen

    Zemin güçlendirmesi Polyurethane-Bitumen etkisinde

    ATEFEH SOROORİ SARABİ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2014

    Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Deprem Mühendisliği ve Afet Yönetimi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AYFER ERKEN

Geri Dön