Geri Dön

Nonlinear vibration isolation of inertial measurement unit

Ataletsel ölçüm birimlerinin doğrusal olmayan yöntemler kullanılarak titreşim izolasyonu

  1. Tez No: 519020
  2. Yazar: ATA DÖNMEZ
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. ENDER CİĞEROĞLU, DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖKHAN OSMAN ÖZGEN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2018
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 177

Özet

Mühendislik sistemlerinde, ivme, hız gibi dinamik parametreler kontrol algoritmalarına geri besleme sağlamak amacıyla anlık olarak ölçülür. Ölçüm cihazları titreşim girdilerine karşı hassas olduğundan, ölçüm sonuçları mekanik titreşimlerden etkilenmektedir. Bu nedenle, bu tip ölçüm cihazlarının performansı mekanik titreşimlerin etkin olduğu ortamdan ne kadar izole edildiği ile doğrudan ilişkilidir. Doğrusal izolasyon sistemlerinin statik yer değiştirme, sönümleme karakteristiği vb. sorunlardan performansları kısıtlıdır. Doğrusal olmayan elemanlar kullanılarak daha efektif tasarımlar elde edilebilmektedir. Bu tez kapsamında, 6 serbestlik dereceli doğrusal sistemin matematiksel modeli oluşturulmuştur. Titreşim takozu konumları ve kütle özellikleri verilen bir izolasyon sisteminin, sistem matrisleri elde edilmiştir. Sistemin modal özellikleri, harmonik ve rastgele titreşim girdilerine cevabı, statik yükler altındaki yer değiştirme miktarları kullanılarak izolasyon sistemi değerlendirilmiştir. Piyasadan elde edilen titreşim takozları ile izole edilmiş bir ataletsel ölçüm birimi ile sarsıcı üzerinde sinüs tarama, rastgele titreşim testleri yapılmıştır. Test ve analiz program sonuçları kıyaslanmıştır.Bir sonraki adımda ise, doğrusal olmayan direngenlik, doğrusal olmayan sönümleme ve kuru sürtünme gibi doğrusal olmayan elemanlar, tek serbestlik dereceli izolasyon sistemine entegre edilmiştir. Doğrusal olmayan diferansiyel hareket denklemleri harmonik dengeleme yöntemi kullanılarak doğrusal olmayan cebirsel denklemlere dönüştürülmüştür. Bu cebirsel denklemler Newton Metodu kullanılarak çözülmüştür. Eklenen doğrusal olmayan elemanların performansı doğrusal sistemle kıyaslanmıştır. Çözüm metodunun doğrulaması zaman simülasyonları ve deneysel çalışmalar ile gerçekleştirilmiştir. Doğrusal olmayan deplasman profilleri, servo pozisyon kontrollü deney düzeneği kullanılarak“quad- lap”kauçuk izolatöre uygulanmıştır. Kauçuk malzemenin doğrusal olmayan dinamik karakteristiği bu testler ile elde edilmiştir. Doğrusal olmayan dinamik karakteristiğe sahip kauçuk izolatörün izolasyon performansı incelenmiştir.

Özet (Çeviri)

In engineering systems, dynamic parameters of systems such as acceleration, velocity, etc. are measured instantaneously to provide feedback for control systems. Since measurement equipment is sensitive to vibratory environment, performance of them is directly related to how effectively vibration is isolated. Linear vibration isolation systems have limitations due to static deflections and damping characteristic. Therefore, nonlinear elements can be used to improve isolation performance. In this thesis, firstly the vibration isolation of the engineering systems is considered. Then the problem is narrowed to inertial measurement units (IMUs) and the specific vibration isolation issues of the IMUs are studied. Mathematical model of linear six degrees of freedom vibration isolation system containing a mechanical structure mounted on elastomeric elements is achieved. For a given isolator position and mass properties of the system, system matrices are obtained. Modal properties of the isolated system, response to harmonic, random excitations and static deflections under static loadings are considered as critical parameters to evaluate effectiveness of the isolation.In shaker table, sine sweep and random vibration experiments are performed on an IMU suspended on commercial rubber isolators. Experiment and analysis software results are compared. In the next step, nonlinear elements such as high-static-low-dynamic-stiffness and special version of it, quasi-zero-stiffness, geometrically nonlinear damping and dry friction are implemented to a single degree of freedom system. The nonlinear differential equations of motion of the isolation system are converted into a set of nonlinear algebraic equations by using harmonic balance method, which are solved by using Newton's method with arc-length continuation. Several case studies are performed and the effect of nonlinearities on the isolation performance is studied. Validation of the solution method is performed by both time simulations and experiments. Multi-Harmonic displacement profiles are applied to quad-lap elastomer isolator by means of servo position control. Dynamic properties of the rubber isolator under multi-harmonic displacement profile is investigated. Then, isolation performance is studied analytically for the rubber isolator whose dynamic properties are obtained experimentally.

Benzer Tezler

  1. Design optimization and experimental validation of the additively manufactured passive vibration isolator of an inertial measurement unit in aerospace applications

    Havacılık uygulamalarında bir ataletsel ölçüm biriminin eklemeli imalat ile üretilen pasif titreşim izolatörünün tasarım optimizasyonu ve deneysel doğrulaması

    COŞKU VARDALLI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. OSMAN TAHA ŞEN

    DR. CEYHUN TOLA

  2. Development and control of an active torsional vibration damper for vehicle powertrains

    Taşıt güç aktarma sistemleri için aktif torsiyonel titreşim damperi geliştirilmesi ve kontrolü

    ALİŞAN YÜCEŞAN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ATA MUGAN

  3. Optimization design parameter of dual mass flywheel coupled with a non-linear elastic path

    Lineer olmayan elastik yol ile çalışan çift kütleli volan tasarım parametreleri optimizasyonu

    GÖKAY KARAKUŞ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. OSMAN TAHA ŞEN

  4. Tekerlek profillerinin raylı taşıt dinamiğine etkisinin incelenmesi

    Investigation of the effect of wheel profile on railway vehicle dynamics

    AHMET UBEYDULLAH ÖZER

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2012

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ZAHİT MECİTOĞLU