Modal test ve sonlu elemanlar metodu ile bir biyelin titreşim analizi
Vibration analysis of a connecting rod using modal test and finite element method
- Tez No: 803051
- Danışmanlar: PROF. DR. ABDURRAHMAN KARABULUT
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Modal Analiz, Biyel, Frekans Cevap Fonksiyonu, Sonlu Elemanlar Metodu, Modal Güvence Matrisi, Modal Analysis, Frequency Response Function, Finite Element Method, Modal Assurance Criterion
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Afyon Kocatepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 145
Özet
Bu çalışmada dört zamanlı dört silindire sahip benzinli bir motora ait biyelin titreşim özellikleri modal analiz yöntemi ile tespit edilmiştir. Literatür taraması incelendiğinde, modal analizin doğal frekanslar, sönüm oranları ve mod şekilleri gibi titreşimi ifade eden üç temel değişkenin elde edildiği çalışmalar olduğu görülmektedir. Bu kapsamda bu üç özellik deneysel modal analiz ve sonlu elemanlar metodu aracılığıyla elde edilmiştir. Deneysel modal analiz, deneyde kullanılan ip sayısında ve biyelin ölçüm konumlarında değişiklikler yapılarak gerçekleştirilmiştir. Bununla beraber, titreşim özellikleri elde edilecek malzemenin herhangi bir yöne hareketi kısıtlanmamış 6 serbestlik dereceli uzayda bulunduğu var sayıldığı için, sonlu elemanlar metodunda elastik ip bağlama metodu kullanılmamaktadır. Sonlu elemanlar metodu ve deneysel modal analiz ile elde edilen doğal frekans, mod şekli ve sönüm oranı değerleri karşılaştırılmıştır. Tasarlanan algoritma yardımıyla deneysel modal analize ait mod şekilleri elde edilmiştir. Sonlu elemanlar metodu için mod şekilleri de tasarlanan algoritma ile belirlenmiştir ve deneysel modal analizden elde edilen mod şekilleri ile karşılaştırılmıştır. Modal güvence matrislerinin eldesinde deneysel modal analize ait veri çiftleri için AutoMAC yöntemi kullanılmıştır. Deneysel modal analiz ile sonlu elemanlar metoduna ait verilerin karşılaştırması için ise CrossMAC yöntemi ile modal güvence matrisleri hesaplanmıştır. Sonuç olarak, söz konusu biyele ait titreşim özellikleri çeşitli metotlarla belirlenmiş ve bu metotların kendi içlerinde karşılaştırmaları yapılmıştır. Deneysel modal analiz ve FEM ile elde edilen doğal frekans değerlerinin ilk üç mod için birbirine oldukça yakın olduğu görülmüştür. Ayrıca, elde edilen doğal frekansların, bir motorun kullanımdaki devir aralıklarıyla çakışmadığı tespit edilmiştir. Böylelikle motorun herhangi bir çalışma devrinde rezonans söz konusu olmayacağı anlaşılmıştır. Deneysel modal analiz ve FEM ile elde edilen sönüm oranları arasındaki fark, yerçekimsiz ve kısıtsız şartlar ile maddesel ortamdaki malzemenin yapabileceği sönümün önemli ölçüde farklı olacağını göstermektedir. Pratikte kullanılabilecek sönüm oranı değerlerinin, deneysel modal analizden elde edilen sönüm oranları olması gerekir, çünkü bir biyelin maddesel ortamda sahip olduğu titreşim karakteristikleri, kullanım durumundaki karakteristiklerine daha yakındır. Elde edilen çok sayıda veri ve yapılan değerlendirmeler ışığında bir biyele ait tüm bu özelliklerin pratikte ne anlama geldikleri bu tezin içerisinde detaylıca açıklanmıştır.
Özet (Çeviri)
In this study, the vibrational characteristics of a connecting rod that belongs to a fourstroke four-cylinder gasoline engine are examined. According to the literature review, modal analysis is a study that obtains the three main vibrational characteristics as natural frequencies, damping ratios, and mode shapes. In this context, these three main characteristics are obtained with experimental modal analysis and the finite element method. Experimental modal analysis is carried out with the changes in the number of elastic strings and the placement of the connecting rod and then the results are evaluated. However, since the test object is assumed to be hung in space with 6 degrees of freedom and also anything does not restrict its movement, the finite element method does not include an elastic spring binding method. Natural frequency, damping ratio, and mode shape values which are obtained with experimental modal analysis and the finite element method are compared. Mode shapes that belong to the experimental modal analysis results are obtained with a constructed algorithm. Mode shapes that belong to the finite element method are also obtained with the same algorithm and these mode shapes are compared with the ones that belong to experimental modal analysis. For the pair of data from the experimental modal analysis, modal assurance criterion matrixes are obtained with the AutoMAC method. Comparison of the data belong experimental modal analysis and the finite element method is carried out with modal assurance matrixes obtained with the CrossMAC method. In conclusion, the vibrational characteristics of the aforementioned connecting rod are examined with various methods and the results from these results are compared. It is seen that natural frequency values obtained with experimental modal analysis and FEM are reasonably close to each other for the first three modes. Besides, it is determined that obtained natural frequencies are not overlapped with any of the revolution numbers of a running engine. Therefore the resonance in any of the revolution numbers does not occur. The difference between the damping ratios obtained from experimental modal analysis and FEM shows that the damping that occurred in the conditions without gravity or restraining and the ordinary conditions would be significantly different from each other. In practice, damping ratios obtained from the experimental modal analysis ought to be used, since the vibrational characteristics that the connecting rod has in ordinary conditions are close to the characteristics when it is in the running engine. In light of the obtained data and evaluations, it is explained in detail what the significance of these characteristics is.
Benzer Tezler
- Motor bağlantı elemanlarının titreşim geçirgenliği üzerindeki etkilerinin incelenmesi
Vibration transmission investigation of engine mounting brackets
ALİ İSA BURSA
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ OSMAN TAHA ŞEN
- Cevap yüzeyi metodu ile ticari araç koltuğu sonlu elemanlar modelinin güncellenmesi
Finite element model updating of a commercial vehicle seat by response surface method
YILMAZ ARISOY
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ATAKAN ALTINKAYNAK
- Yığma kolon ve kemerlerin doğalfrekanslarının bulunması
Determining the natural frequencies of masonry columns and arches
KUBİLAY ÇARKANAT
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
İnşaat MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ZEYNEP FIRAT ALEMDAR
- Dizel motorlarda yanma gürültüsünün transfer fonksiyonunun incelenmesi
Investigation of combustion transfer function on diesel engines
İBRAHİM ÇİYLEZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALUK EROL
- Konik sürtünme diskli varyatörün sonlu elemanlar metodu ile analizi
Başlık çevirisi yok
SERKAN YÜRÜK
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SERDAR TÜMKOR