Design of vibration isolation systems that incorporate axial to rotary motion conversion mechanisms
Eksenel hareketi dönme hareketine çeviren atalet artırım mekanizması tasarımı
- Tez No: 523105
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ÇETİN YILMAZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 96
Özet
Bu tezde, titreşim yalıtım bant aralıkları oluşturmak amacıyla esnek bağlantılı eksenel hareketi dönme hareketine çeviren mekanizmalar incelenmiştir. Düşük frekanslarda fonon bant aralıkları elde edebilmek için LADD mekanizması incelenmiş ve efektif ataleti arttırılmaya çalışılmıştır. Ayrıca, yalıtım bant aralıklarının genişletilmesi amacıyla helisel teller araştırılmış, analitik ve sonlu eleman modelleri yaratılmıştır. Kurulan modeller deneylerle doğrulanmıştır. Sonra yapıya öngerilme uygulanarak ve helisel tellerin kesit alanları eniyilenerek yapının fonon bant aralığı düşük frekanslarda maksimize edilmiştir. Oldukça geniş bir bant aralığı w1/w2=0.215 frekans oranı ve idealize edilmiş basit mesnet sınır koşullarıyla elde edilmiştir. Ancak bu tip bir sınır koşulu esnek bağlantılı teller aracılığıyla realize edilmeye çalışıldığında frekans oranı (w1/w2) 0.5'e çıkmış ve bant aralığı daralmıştır. Bu sebeple eksenel hareketi dönme hareketine çeviren özgün bir yapı önerilmiştir. Önerilen birim hücrede yalıtım bant aralığının iki farklı mod şekline bağlı olduğu görülmüştür. Yalıtım bandının alt ve üst frekans limitleri sırasıyla eksenel-dönme ve eğilme moduna bağlıdır. Yalıtım bant aralığının maksimize edilmesi amacıyla çapraz ve spiral esnek bağlantı mekanizmaları yüksek eğilme ve düşük eksenel rijitliğe sahip olduğu için kullanılmıştır. Ek olarak, yüksek helis açılı teller eksenel hareketten dönme hareketi sağlamak için kullanılmıştır. Böylece sistemin efektif ataleti arttırılmıştır. Parametrik çalışmalar sayesinde düşük frekaslarda geniş bant aralıkları elde edilmiştir. Birim hücre ve periyodik yapıların prototipleri 3 boyutlu yazıcı ve lazer kesim metotlarıyla üretilmiştir. Son olarak, analitik, sonlu eleman ve deney sonuçları doğrulama amacıyla karşılaştırılmıştır. Sonuçta düşük frekansta çok geniş fonon bant aralığı (w1/w2=0.221) elde edilmiştir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, compliant axial to rotary motion conversion mechanisms are examined to generate isolation band gaps. To achieve low frequency phononic band gaps, LADD mechanism is examined, and its the effective inertia is aimed to be amplified. Moreover, to increase the isolation band gap of this structure, helical wire theory is investigated, and both analytical and finite element models of the mechanism are created and validated with experiments. Then, by applying prestress and optimizing the cross section area of the helical wires, the phononic band gap is maximized at low frequencies. A quite wide band gap with w1/w2=0.215 is obtained with the use of idealized roller boundary conditions. However, this type of boundary condition is compliantly realized via wires, the frequency ratio (w1/w2) increased to 0.5 and the band gap became narrower. Therefore, a novel axial to rotary motion conversion mechanism is proposed. In the proposed unit cell, a stop band is governed by two different types of modes. The lower and the upper natural frequencies of stop band is limited by the coupled axial-torsional and bending modes, respectively. For stop band maximization, cross and spiral flexures are used due to their high bending stiffness and low axial stiffness. Besides, helical wires with large pitch angle are utilized to create large rotational motion from axial translations. Thus, the effective inertia of the mechanism is amplified. By using analytical and finite element models, band structure and the dynamic response attributes of the structure are examined, and parametric studies are conducted. 3D printing and laser cutting is used during prototyping. Finally, comparison of the analytical, computational and experimental frequency response results is held for validation. In conclusion, a very wide phononic band is obtained with w1/w2=0.221.
Benzer Tezler
- Deprem etkisindeki yapıların aktif kontrolü
Active control of structures under seismic excitation
BEKİR BORA GÖZÜKIZIL
- Yapısal kontrol sistemleri ve sıvı sönümleyicilerin yapılarda kullanımı
Structural control systems and the use of liquid dampers on the structures
ERSAN SANSARCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2002
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiYapı Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. A. NECMETTİN GÜNDÜZ
- Deprem etkilerine karşı geliştirilen pasif ve aktif kontrol sistemleri
Başlık çevirisi yok
MELTEM ŞAHİN
- Esnek sürtünmeli temel ayırıcılı sistemin deprem etkisindeki davranışı
Başlık çevirisi yok
SUNAY AKÇAY
- Aktif ve pasif yapı kontrolü
Active and passive structural control systems
ÖZGÜL ZOBU
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiYapı Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. A. NECMETTİN GÜNDÜZ