Geri Dön

Analysis and design of a horizontal vibration isolator having adjustable quasi-zero stiffness along multiple axes

Çok eksende sıfıra yakın ayarlanabilir direngenliğe sahip yatay titreşim yalıtım sisteminin analizi ve tasarımı

  1. Tez No: 664778
  2. Yazar: MEHMET UTKU DEMİR
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ÇETİN YILMAZ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2021
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 144

Özet

Bu tezde, titreşim yalıtım sistemlerinin yatay (yere paralel) direngenliğini taşınan yüke bağlı olarak üç eksende birden (yatay 𝑥 ve 𝑦 eksenlerinde öteleme direngenliği, dikey 𝑧 ekseninde burulma direngenliği) sıfıra yakın değerlere ayarlamak amacıyla direngenlik ayar mekanizmaları geliştirilmiştir. Hedefteki yükün taşınması için kullanılan elastik kirişler yerçekimi doğrultusunda yerleştirildiğinde, sistemin yatay direngenliği taşınan yük kütlesi arttıkça azalmaktadır. Bu sayede, sistemin yatay doğal frekansları azalarak sistemin düşük frekanslardaki yalıtım performansı artmaktadır. Öte yandan, desteklenen yük kütlesi azaldığında, tam tersi bir durum ortaya çıkmaktadır. Bu çalışmada, taşınan yüke bağlı olarak sistemin öteleme ve burulma direngenliğini ayrı ayrı ayarlayan mekanizmalar geliştirilerek doğal frekansların düşük ve sabit değerlerde tutlması sağlanmıştır. Geliştirilen tel gerdirme mekanizması, öteleme ve burulma direngenliklerinin birlikte ayarlayabilirken, geliştirilen kızak mekanizması burulma direngenliğinin öteleme direngenliğinden bağımsız olarak ayarlayabilmektedir. Ayrıca bu mekanizmalar sürtünmesiz bir şekilde çalıştığı için sistemin yalıtım bant genişliğini daraltmamaktadır. Sistemin bant genişliğinin üst limitini literatürdeki çoğu sistemin geçemediği 100 Hz üst limitinin üzerine çıkarmak için elastik kirişler özgün bir tasarımla oluşturulmuştur. Analitik ve sonlu elemanlar modelleri, taşınan yük kütlesi değişse bile sistemin düşük frekanslarda ve büyük bir bant genişliğinde çalışabildiğini göstermektedir. Bu modellerin sonuçları deneylerle doğrulanmıştır. Sistemin tasarım parametreleri eniyilendikten sonra, üretilen sistem üzerinde yapılan deneyler, her yükleme koşulunda öteleme ve burulma doğal frekanslarının 0.5 Hz ile 1.5 Hz arasına ayarlanabildiğini ve yalıtım bant genişliğinin üst limitinin 100 Hz'in üzerine çıkarılabildiğini göstermektedir.

Özet (Çeviri)

In this thesis, stiffness adjustment mechanisms are developed to tune the horizontal (parallel to the ground) stiffness of vibration isolation systems to quasi-zero values along three axes (translational stiffness in the horizontal 𝑥 and 𝑦 axes, torsional stiffness in the vertical 𝑧-axis) depending on the payload carried. When the elastic beams that support the payload weight are placed in the direction of gravity, the horizontal stiffness of the system decreases as the payload mass increases. Hence, the horizontal natural frequencies of the system decrease, and the isolation performance of the system at low frequencies increases. However, when the supported payload mass decreases, the opposite case occurs. In this study, mechanisms that separately adjust the translational and torsional stiffness are developed so that the natural frequencies are kept at low and constant values even if the payload changes. The developed wire tension mechanism adjusts the translational and torsional stiffness together, while the developed slide mechanism adjusts the torsional stiffness independently from the translational stiffness. Besides, since these mechanisms operate without friction, the isolation bandwidth of the system is very large. To increase the upper limit of the bandwidth above 100 Hz that most systems in the literature cannot surpass, the elastic beams are created with a unique design. Analytical and finite element models show that the system can operate at low frequencies, and a large bandwidth is obtained. The results of these models are validated by experiments. After the design parameters are optimized, the experimental studies performed on the produced system show that the translational and torsional natural frequencies can be adjusted between 0.5 Hz and 1.5 Hz, and the upper limit of the isolation bandwidth can be increased above 100 Hz.

Benzer Tezler

  1. Ortak yalıtım düzleminde bulunan sismik yalıtımlı iki bağımsız yapının kapsamlı parametrik incelenmesi

    Comprehensive parametric investigation of two base isolated structures with common isolation plane

    MÜCAHİT BEKİN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ BARIŞ ERKUŞ

  2. Zayıf zemin üzerine inşa edilen sismik taban yalıtımlı binaların performanslarının incelenmesi

    Investigation of the performance of seismic base-isolated buildings built on weak soil

    GÖKAY DENİZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. YASİN FAHJAN

  3. Aktif ve pasif yapı kontrolü

    Active and passive structural control systems

    ÖZGÜL ZOBU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1997

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Yapı Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. A. NECMETTİN GÜNDÜZ

  4. Mevcut betonarme bir yapının sismik izolasyon ve geleneksel yöntemlerle güçlendirilmesinin sayısal olarak karşılaştırılması

    Numerical comparison of the strengthening of a reinforced concerete building by seismic isolation and conventional method

    AYSU BIYIKLI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. TURGAY ÇOŞGUN