Vibration analysis of complex structures subjected to moving loads
Hareketli yüklere maruz kalan kompleks yapıların titreşim analizi
- Tez No: 611194
- Danışmanlar: PROF. DR. HASAN ÖZTÜRK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Teorisi ve Dinamiği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 146
Özet
Bu doktora tezinde, V sabit hızıyla hareket eden taşıtlara maruz kalan kompleks yapıların dinamik analizleri incelenmiştir. Çok bölmeli ve çok katlı çerçeveler bir viyadük modeli olarak düşünülmüştür. Hızlı tren geçişi altındaki viyadüklerin dinamik tepkisi, yapıların tasarımı, yolcu konforu, trenin raydan çıkması, vb. bakımından önem taşır. Bir tren modeli olarak çeşitli yükleme tipleri kullanılmıştır. Bunlar: (1) hareketli yük modeli, (2) hareketli osilatör modeli, (3) 4 serbeslik dereceli 2 akslı araç modeli, (4) 10 serbestlik dereceli 2 boji ve 4 akstan oluşan çoklu gövdeli araç sistemidir. Araç-yapı etkileşimi (veya hareketli yük-yapı) sisteminin dinamik analizinde, sonlu elemanlar yöntemi kullanıldı. Çerçeve yapısını oluşturan kirişler ve sütunlar Bernoulli-Euler kiriş teorisi ile modellenmiştir. Yapıda çatlak bulunması durumu da incelenmiştir. Bu durum, yapının yüksek genlikli titreşimlere uzun süre maruz kalması halinde yorulma kaynaklı çatlak oluşabileğinden dolayı önemlidir. Bir çatlağın varlığı, yapının katılığını değiştirir. Katılık azalır ve bu da yapının doğal frekansının azalmasına sebep olur. Çatlağın konumuna bağlı olarak, yapının katılığındaki veya doğal frekanslarındaki azalma etkisi değişir. Çatlak elemanın katılık matrisi kırılma mekaniği prensiplerinden faydalanılarak belirlenmiştir. Hareket denklemleri genelleştirilmiş Lagrange denklemi ile belirlenmiştir. Taşıt-yapı sisteminin titreşimlerini temsil eden hareket denklemleri, değişken katsayılı, bağlı, ikinci mertebeden diferansiyel denklemlerdir. Bu denklemlerin integrasyonu için Newmark metodu ve Wilson-teta direkt integrasyon metodu kullanılmıştır. Bu tez çalışmasında, çatlak yerinin, hareketli taşıt / yük hızının, çerçeve yapının bölme sayısının / kat sayısının, yük aralığının ve mod şekillerinin karmaşık yapıların dinamik tepkisi üzerindeki etkileri incelenmiştir. Sonlu elemanlar modelini doğrulamak için, MATLAB yazılımı ile geliştirilen kod, literatürdeki bir çalışma ile veya ANSYS yazılımı kullanılarak oluşturulan sayısal model ile karşılaştırılmıştır. Sonuçları değerlendirmek için üç boyutlu (3B) grafikler kullanılmıştır.
Özet (Çeviri)
In this doctoral thesis, dynamic responses of the complex structure subjected to vehicles moving at a constant speed V have been studied. The complex structure, that is, multi- bay and multi- storey frames, is thought to be as a model of a viaduct. The dynamic response of the viaduct under passage of the high-speed train is important issue for design of the structures, passenger comfort, derailment of the train, etc. Various vehicle as a model of a train are used: (1) the moving load model, (2) moving oscillator model, (3) the moving 2-axle vehicle with 4 degrees-of-freedom (DOF), (4) the moving 10 DOF multi-body system consisting of 2-bogies and 4-axle. The dynamic analysis of the vehicle-structure interaction (or moving load-structure) system is performed by using the finite element method. The beams and columns forming the frame structure are modelled by the Bernoulli-Euler beam theory. The presence of cracks in the structure is also examined. This is significant because the structure is subjected to high amplitude vibrations for a long time, the fatigue-induced crack formation can occur. The presence of a crack changes the stiffness of the structure. The stiffness is decreased and this implies a reduction of the natural frequency of the structure. Depending on the location of the crack, the reduction effect in stiffness or natural frequency varies. In order to obtain the stiffness matrix of the cracked element, the total elasticity matrix is first calculated. The stiffness matrix of the cracked element in the free-free state is then determined from the condition of equilibrium. The equations of motion are determined by the generalized Lagrange's equation. The equations of motion corresponding to the vehicle-structure system is a coupled second-order differential equations with variable coefficient. The Newmark method and Wilson-theta method of direct integration are used to integrate those equations. In this thesis, the effects of the crack location, the velocity of moving vehicle/load, number of bays/storeys, force span length and mode shapes on the dynamic response of complex structures have been investigated. In order to validate the finite element model, code developed with MATLAB software has been compared with a study in the literature or ANSYS software. Three-dimensional(3D) graphics have been used to evaluate the results.
Benzer Tezler
- Vertical vibration of suspension bridges due to traffic and vertical ground acceleration
Asma köprülerin trafik ve düşey deprem yer hareketi altında titreşimi
ALI AHANI
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ABDULLAH NECMETTİN GÜNDÜZ
- Kazıkların eksenel ve yatay yük taşıma kapasiteleri
The bearing capacity of piles under axial and lateral loading
NİLAY DURLANIK
- Modal analiz yöntemi ile kat kuvvetleri hesabına kolonlarındaki normal kuvvetin etkisi
Başlık çevirisi yok
HADİ KARAPOLAT
- Bir yolcu vagonunun dinamik tasarımı ve titreşim konferunun analizi üzerine bir yaklaşım
Dynamic design verification and vibratory comfort analysis of a passenger coach by using the lumped and the continious systems models
ERDAL ABA
- Sismik yükler etkisindeki silindirik tanklarda mod süperpozisyonu yönetimi ile sıvı yapı etkileşimi problemlerinin çözümü
Başlık çevirisi yok
MUSTAFA SAATÇI
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiYapı Mühendisliği Bilim Dalı
PROF. DR. M. ERTAÇ ERGÜVEN