Nonlinear system identification and nonlinear experimental modal analysis by using response controlled stepped sine testing
Cevap kontrollü kademeli sinüs testi kullanarak doğrusal olmayan sistem tanılama ve doğrusal olmayan deneysel modal analiz
- Tez No: 663751
- Danışmanlar: PROF. DR. HASAN NEVZAT ÖZGÜVEN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 254
Özet
Bu çalışmada, sırasıyla modal ve uzaysal alanlarda iki yeni doğrusal olmayan sistem tanılama yöntemi önerilmiştir. Her iki yöntem, frekans taraması boyunca tahrik noktasının yer değiştirme genliğinin sabit tutulduğu cevap kontrollü kademeli sinüs tarama testine (CKT) dayanmaktadır. Önerilen modal tanılama yöntemi, ki aynı zamanda doğrusal olmayan bir modal analiz tekniğidir, içsel rezonans olmaması koşuluyla, faklı (ve hatta bilinmeyen) noktalara dağılmış çok sayıda doğrusalsızlık içeren (örn. cıvata bağlantıları) sistemlere ve doğrusalsızlığın sürekli (geometrik) olduğu sistemlere uygulanabilir. Bu yöntem, CKT yardımıyla doğrusal formda ölçülen frekans tepki fonksiyonlarına (FTF) standart doğrusal modal analiz yöntemlerini uygulayarak, doğrusal olmayan modal parametreleri modal genliğin fonkisyonu şeklinde tanılamaktadır. Çoklu duyarga (sensör) kullanılması durumunda, doğrusal olmayan normal modlar, tanılanan modal sabitlerden deneysel olarak elde edilebilmektedir. Dahası, rezonans civarındaki sabit-kuvvet FTF'leri, tanılanan modal parametrelerden hesaplanabilmekte veya bu çalışmada önerilen yeni bir kavram olan harmonik kuvvet yüzeyi (HKY) ile doğrudan deneysel yolla tespit edilebilmektedir. HKY'nin öne çıkan özelliği, sabit kuvvet FTF'lerindeki karasız bölgeleri ve dönüş noktalarını hassas biçimde saptaması ve bu sayede yüksek doğrusalsızlık içeren sistemlerin bile omurga eğrilerini çıkarabilmesidir. Önerilerin doğrusal olmayan uzaysal tanılama yöntemi ise, klasik tanımlayıcı fonkisyon metodunu daha da geliştirerek yerel doğrusalsızlıkların tanılanmasını parametrik olmayacak şekilde ve frekansa bağlılığı hesaba katacak şekilde yapabilmeyi sağlamaktadır. Önerilen yöntemlerin doğrulaması, cıvata bağlantılarından ötürü önemli ölçüde sönüm doğrusalsızlığı içeren gerçek bir füze sistemi ve boşluk ve sürtünmelerden ötürü karmaşık ve yüksek doğrusalsızlık içeren gerçek bir kontrol kanatçığı gibi kompleks mühendislik sistemlerinin dahil olduğu deneysel uygalamalar ve nümerik uygulamalarla yapılmıştır.
Özet (Çeviri)
In this work, two novel nonlinear system identification methods are proposed in both the modal and spatial domains, respectively, based on response-controlled stepped-sine testing (RCT) where the displacement amplitude of the excitation point is kept constant throughout the frequency sweep. The proposed nonlinear modal identification method, which is also a nonlinear experimental modal analysis technique, applies to systems with several nonlinearities at different (and even unknown) locations (e.g. joint nonlinearities) and/or with continuously distributed (geometrical) nonlinearities, provided that no internal resonance occurs. This method identifies nonlinear modal parameters as functions of modal amplitude by applying standard linear modal analysis techniques to measured frequency response functions (FRFs) which come out in quasi-linear form by RCT. In the case of multiple sensors, nonlinear normal modes can be determined from the identified modal constants. Furthermore, near-resonant constant-force FRFs can be calculated from the identified modal parameters or can be directly extracted from the experiment by using a novel concept proposed in this work, namely the harmonic force surface (HFS). The key feature of the HFS is its ability to accurately extract the unstable branches and the turning points of constant-force FRFs, which makes it possible to extract the backbone curves of strongly nonlinear systems as well. Coming to the proposed nonlinear spatial identification method, it extends the classical describing function method to make the identification of localized nonlinearities nonparametric and to determine the frequency dependence of nonlinearity. The validation of the proposed methods is demonstrated with various numerical and experimental case studies including complex engineering systems such as a real missile structure with considerable damping nonlinearity due to bolted joints and a real control fin actuation mechanism with complex and strong nonlinearity due to backlash and friction.
Benzer Tezler
- Haliç metro köprüsü sağlık izleme sistemi ve üç boyutlu doğrusal sonlu eleman modeli geliştirilmesi
Health monitoring system of golden horn metro bridge and development of three dimensional linear finite element model
ÖMER GALİP PINAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BARIŞ ERKUŞ
- Obtaining modal models of a nonlinear structure using force-controlled frequency response functions
Kuvvet kontrollü frekans cevap fonksiyonları kullanılarak doğrusal olmayan bir yapının modal modellerinin elde edilmesi
MUHAMMED FATİH GÜRBÜZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET BÜLENT ÖZER
PROF. DR. HASAN NEVZAT ÖZGÜVEN
- Identıfıcatıon, modellıng and optımısatıon of structures wıth passıve dampıng treatments
Pasif sönümlü yapilarin karakterizasyonu, modellenmesi ve optimizasyonu
HASAN KÖRÜK
Doktora
İngilizce
2013
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KENAN YÜCE ŞANLITÜRK
- Model based diagnosis of the oxygen sensors
Oksijen algılayıcıların model tabanlı arıza teşhisi
KÜBRA EKİNCİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞENİZ ERTUĞRUL
- Karayolu taşıtları fren sistemlerinde sürtünme kaynaklı yüksek frekanslı gürültü ve titreşim oluşum mekanizmasının deneysel verilerle matematiksel olarak modellenmesi
Mathematical modelling of friction induced high frequency noise and vibration mechanism in road vehicle brake systems through experimental data
ÖZGÜN BALCI
Doktora
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUAMMER ÖZKAN