Contact dynamics identification of holder extension assembly via inverse structural modification method
Tutucu uzatma sisteminde bağlanti dinamiğinin tersine yapısal değişiklik yöntemi ile belirlenmesi
- Tez No: 847379
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. ORKUN ÖZŞAHİN, PROF. DR. HASAN NEVZAT ÖZGÜVEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Tezgâh Dinamiği, Temas Dinamiği, Frekans Cevap Fonksiyonu Genişletmesi, Dinamik Direngenlik, Machine Tool Dynamics, Contact Dynamics, FRF Expansion, Dynamic Stiffness
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 167
Özet
İşleme merkezlerinde kullanılan iş mili takımlarında üretim sırasında performans ve verimliliği olumsuz etkileyen önemli ölçülerde titreşimler oluşmaktadır. Takımın ucundaki frekans tepki fonksiyonun (FTF) bilinmesi ile bu titreşimler önlenebilir. Takım ucunun frekans tepki fonksiyonu, iş mili takımlarının alt parçalarının birbiri ile olan dinamiğinden etkilenmektedir. Bu çalışmada iş mili takımının alt parçası olan uzatma ve tutucu arasındaki temas dinamiğinin Tersine Yapısal Değişiklik Yöntemi (TYDY) ile belirlenmesi amaçlanmıştır. Kullanılan yöntem ilk olarak cıvata ile bağlanmış iki kiriş arasında cıvata bağlantı elemanın dinamik karakteristiğinin belirlenmesi amacıyla kullanılmıştır. Bu çalışmada belirtilen yöntem, 2x2 karmaşık katılık matrisine sahip yarı statik bir model kullanılarak, tutucu-uzatma temas dinamiğinin belirlenmesinde kullanılmıştır. Doğrulama çalışmaları nümerik verileri, simüle edilmiş deneysel verileri ve gerçek deneysel sonuçları kullanarak gerçekleştirilmiştir. Nümerik doğrulama çalışmasında uzatma ve tutucu arasındaki temas dinamiğine ait FTF matrisi sonlu elamanlar simülasyonu ile elde edilmiştir. TYDY' den elde edilen sonuçların gürültü hassasiyetini göstermek amacıyla nümerik verilere gürültü eklenerek temas dinamiği tekrar belirlenmiştir. Simüle edilen deneysel çalışmamalarda, ölçülemeyen dönme FTF'leri, Sonlu Fark Tekniği (SFT) kullanılarak belirlenmiştir. Kullanılan SFT derecesinin elde edilen temas dinamiği sonuçları üzerindeki etkisi de incelenmiştir. SFT'nin farklı dereceleri ile elde edilen dönme FTF sonuçları sonlu elemanlar simülasyonunda elde edilen FTF sonuçları ile arşılaştırılmış ve temas dinamiği ara yüzlerine yakın noktalarda birinci dereceden SFT'nin ikinci dereceden SFT' den daha doğru sonuç verdiği sonucuna varılmıştır. Temas dinamiği yüzeylerine erişilemediğinden, temas yüzeylerine ait FTF'leri elde etmek amacıyla genişletme tekniği olarak Sistem Eşdeğer Model Karıştırma (SEMK) yöntemi kullanılmıştır. Ancak, SEMK yönteminden kaynaklanan nümerik sorunlar nedeniyle, güvenilir sonuçlar elde edilememiştir. Buna ek olarak, çalışmada kullanılan SFT derecesinin SEMK yönteminden elde edilen sonuçlar üzerindeki etkisi araştırılmış ve temas yüzeylerine yakın ölçüm noktalarında, dönme eksenindeki FTF'lerin, ikinci dereceden SFT kullanılarak hesaplandığında SEMK yönteminden gelen nümerik hataların arttığı tespit edilmiştir. SEMK yöntemi ile güvenilir sonuçlar elde edilemediğinden; tutucu ve uzatma üzerinde temas dinamiği ara yüzlerine en yakın noktalar kullanılarak TYDY tekrar uygulanmıştır. Bu noktalar simüle edilmiş deneyler aracılığıyla TYDY'yi doğrulamak için kullanılmıştır. Buna ek olarak başlangıçta varsayılan karmaşık direngenlik matrisinin elde edilen sonuçlar üzerindeki etkileri üç farklı varsayılan model kullanılarak incelenmiştir. Son olarak, tutucu uzatma montaj mekaniğinin serbest çekiç testi ile elde edilen FTF sonuçları, TYDY'i doğrulamak için kullanılmıştır. Doğrulama çalışmaları sonucunda elde edilen direngenlik değerleri kullanılarak; tutucu- uzatma mekaniğine ait hesaplanan doğal frekans ve FTF sonuçlarının gerçek değerlerle oldukça yakın olduğu görülmüştür. TYDY ile elde edilen temas dinamiğini temsil eden direngenlik değerleri kullanılarak tutucu-uzatma mekaniğinin ilk iki doğal frekansı yaklaşık yüzde bir hata ile belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Chatter is a critical problem in machining operations and can be eliminated using Stability Lobe Diagrams. To determine the stability diagrams, tool point FRF of the assembly is required, and contact dynamics at the holder-extension and extensiontool interfaces directly affect the tool point FRFs. Thus, modeling and identifying the contact dynamics are crucial in the machine tool models for accurately predicting tool point FRFs. This thesis uses the Inverse Structural Modification Method (ISMM) to identify contact dynamics at the holder-extension interface in toolextension-holder assemblies. The method, first applied to bolted beam connections, is extended to machine tool dynamics using a quasi-static model with a 2x2 complex stiffness matrix. Validation studies involve numerical data, simulated experimental data, and actual experimental results. First, the full receptance matrix of contact dynamics at the interfaces is obtained in numerical studies using finite element (FE) simulations. The study demonstrates the sensitivity of the ISMM to noise using polluted numerical data sets. Simulated experimental studies approximate unmeasured rotational FRFs using the Finite Difference Technique (FDT). The effects of the Finite Difference Technique (FDT) on identification results are also examined. The results show that second-order FDT does not yield more accurate results than first-order FDT at points near contact dynamics interfaces, comparing FDT results with FE simulation results. Since the contact dynamics faces are inaccessible, the System Equivalent Model Mixing (SEMM) method is employed as an expansion technique. However, due to numerical issues in the calculations of the SEMM method, it does not provide reliable and accurate results. Additionally, the study investigates the impact of the order of FDT on SEMM results, finding that numerical errors increase when rotational FRFs near the contact dynamics interface are approximated using second-order FDT. The SEMM method's limitations are addressed by selecting application points closest to contact interfaces on the holder and extension. These points are then used to validate the ISMM through simulated experiments, and the effects of the initially assumed complex stiffness matrix on identification results are investigated using three different models. Finally, the experimental results from impact testing of the free-free holder-extension assembly are utilized to apply the ISSM. By using these identified results to predict the modes and FRFs of the assembly, it is observed that the identified results align well with the experimental modes and FRFs. The ISMM can accurately predict the first two natural frequencies of the HE assembly, with only a one percent error, through the identified stiffness matrices.
Benzer Tezler
- Modeling and identification of contact dynamics at shrink-fit holder-extension and extension-tool interfaces
Sıkı geçme ile birleşen takım tutucu-uzatıcı ve uzatıcı-takım arayüzünün temas dinamiklerinin modellenmesi ve belirlenmesi
MUSTAFA ÜNAL ALTIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ORKUN ÖZŞAHİN
- An investigation on dynamic contact parameters in machining center spindle?tool assemblies
İşleme merkezlerinde dinamik bağlantı parametrelerinin incelenmesi
ORKUN ÖZŞAHİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2008
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERHAN BUDAK
PROF. DR. H. NEVZAT ÖZGÜVEN
- Identification of ptp1b dynamics using frequency response analysis
Frekans yanıtı metodu ile ptp1b dinamiklerinin tanılanması
DİLEK EREN
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
BiyomühendislikBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. BURAK ALAKENT
- Control and system identification of legged locomotion with recurrent neural networks
Tekrarlayan sinir ağları ile bacaklı lokomosyonun kontrolü ve sistem tanımlanması
BAHADIR ÇATALBAŞ
Doktora
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER MORGÜL
- Evolutionary identification of residues related to G protein coupling selectivity in aminergic gpcrs
Aminerjik reseptörlerde G protein kenetlenme seçiciliğiyle alakalı pozisyonların evrimsel olarak ortaya çıkarılması
BERKAY SELÇUK
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
BiyolojiSabancı ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
DR. OGÜN ADEBALİ