Dynamic modeling of structural joints
Yapısal bağlantıların dinamik olarak modellenmesi
- Tez No: 318928
- Danışmanlar: PROF. DR. HASAN NEVZAT ÖZGÜVEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2012
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Birçok parçadan oluşan karmaşık yapılar bu parçaları birbirine bağlayan çeşitli mekanik bağlantılar içermektedir. Bu mekanik bağlantılar, birleştirilmiş sistemlerin dinamik karakterlerinin doğru olarak tespit edilmesinde önemli bir rol oynamaktadır. Bundan dolayı, bağlantıların direngenlik ve sönüm elemanları içeren eşdeğer dinamik modelleri geliştirilmelidir ve doğru bir titreşim analizi için bağlantı parametreleri tespit edilmelidir. Sadece analitik bir yöntem kullanarak bağlantı parametrelerinin elde edilmesi zor olduğu için deneysel ölçümler kullanarak parçaları birleştiren bağlantıların modellenmesi genel bir uygulamadır. Bu çalışmada deneysel tanılama yöntemi önerilmiştir. Bu yaklaşımda parçaların ve tüm yapının frekans tepki fonksiyonları (FTF'leri) ölçülmüş ve ayrıştırma yöntemi kullanılarak cıvatalı bağlantıların eşdeğer dinamik karakteristiği saptanmıştır. Dönme serbestlik dereceleri bağlantı dinamiğinde çok önemli olduğu için; cıvatalı bağlantı; ötelenme, dönme ve çapraz bağlantılı direngenlik ve sönüm terimleri ile modellenmiştir. FTF sentezi ve sonlu-fark formülleri ölçülmemiş FTF'lerin ve dönme serbestlik dereceli FTF'lerin hesaplanmasında kullanılmaktadır. Önerilen yöntemlerin geçerliliği ve uygulaması sayısal ve deneysel çalışmalarla gösterilmiştir. Simülasyon çalışmalarında teorik olarak hesaplanan değerler deneysel veriler olarak kullanılmış ve ölçümdeki gürültü ve denklemlerdeki matris ters alma işlemlerinden dolayı hesaplanan değerlerde yüksek hatalar oluştuğu görülmüştür. Gürültü etkisinin azaltılması için bağlantı parametrelerinin, bağlantı parametrelerine hassas olan frekans bölgelerinde birçok frekansta saptanmış olan sonuçlarının ortalaması alınarak elde edilmesi önerilmiştir. Yine de, gerçek deneysel uygulamalarda, deneysel hataların ölçüm gürültüsüyle birleşmiş olduğu ve hesaplanan değerlerin çok doğru olmayabileceği gözlenmiştir. Bu problemi çözmek için bir güncelleme algoritması geliştirilmiştir. Önerilen bu yaklaşımda, saptanan bağlantı parametreleri ilk tahmin olarak alınmış ve sonra bağlantıyı temsil eden en uygun dinamik parametreler bir optimizasyon algoritmasıyla elde edilmiştir. Önerilen yöntemin uygulaması cıvatalı bir yapı üzerinde gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmalarla bu yöntemin cıvata bağlantı parametrelerini saptamakta oldukça başarılı olduğu gösterilmiştir. Sunulan tanılama yönteminin hassasiyeti ve uygulanabilirliği, dinamik olarak tanılanmış olan cıvatanın yeni bir sistemde kullanılması ve tanılanmış bağlantı parametreleri kullanılarak hesaplanan FTF'lerin yeni yapı için ölçülenler ile tam olarak örtüştüğünün gösterilmesi ile gösterilmiştir. Bu çalışmada, cıvata boyutu ve kalitesinin yanı sıra, sıkma torkunun da bağlantı dinamiği üzerinde etkisi, bir seri deneysel çalışma yapılarak ve her durum için bağlantı parametreleri hesaplanarak gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
Complex systems composed of many substructures include various structural joints connecting the substructures together. These mechanical connections play a significant role in predicting the dynamic characteristics of the assembled systems accurately. Therefore, equivalent dynamic models of joints that consist of stiffness and damping elements should be developed and the joint parameters should be determined for an accurate vibration analysis. Since it is difficult to estimate joint parameters accurately by using a pure analytical approach, it is a general practice to use experimental measurements to model joints connecting substructures. In this study an experimental identification method is suggested. In this approach the frequency response functions (FRFs) of substructures and the coupled structure are measured and FRF decoupling method is used to identify equivalent dynamic characteristics of bolted joints. Since rotational degrees of freedom (RDOF) in connection dynamics is very important, a structural joint is modeled with translational, rotational and cross-coupling stiffness and damping terms. FRF synthesis and finite-difference formulations are used for the estimation of unmeasured FRFs and RDOF related FRFs, respectively. The validity and application of the proposed method are demonstrated both numerically and experimentally. In simulation studies, simulated experimental values are used, and it is seen that the identification results are prone to high errors due to noise in measurement and the matrix inversions in the identification equations. In order to reduce the effect of noise, it is proposed to extract the joint properties by taking the average of the results obtained at several frequencies in the frequency regions sensitive to joint parameters. Yet, it is observed in practical applications that experimental errors combine with the measurement noise and the identification results still may not be so accurate. In order to solve this problem, an update algorithm is developed. In the approach proposed, the identified dynamic parameters are used as initial estimates and then optimum dynamic parameters representing the joint are obtained by using an optimization algorithm. The application of the proposed method is performed on a bolted assembly. It is shown with experimental studies that this method is very successful in identifying bolted joint parameters. The accuracy and applicability of the identification method suggested are illustrated by using a dynamically identified bolt in a new structure, and showing that the calculated FRFs in which identified joint parameters are used, match perfectly with the measured ones for the new structure. In this study, the effects of bolt size and quality of bolts, as well as the bolt torque on the joint properties are also studied by making a series of experiments and identifying the joint parameters for each case.
Benzer Tezler
- Dynamic modeling of joints in 3d structural models
3 boyutlu yapısal modellerdeki bağlantıların dinamik modellenmesi
MERVE TEKİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN NEVZAT ÖZGÜVEN
- Numerical simulations of reinforced concrete frames tested using pseudo-dynamic method
Dinamik-benzeri yöntemlerle test edilmiş betonarme yapıların sayısal simülasyonları
MEHMET BAŞAR MUTLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Deprem MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BARIŞ BİNİCİ
- An investigation on structural identification (ST-ID) of a long-span bridge for performance prediction
Uzun açıklıklı bir köprünün performans tahmini için yapısal tanılanması üzerine bir araştırma
SELÇUK BAŞ
Doktora
İngilizce
2017
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALPER İLKİ
DOÇ. DR. NURDAN APAYDIN
- Modeling, simulation, and design of a bipedal walking robot
İki ayaklı yürüyen bir robotun modellenmesi, benzetimi ve tasarımı
TURGUT BATUHAN BATURALP
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYeditepe ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. KORAY KADİR ŞAFAK
- LEFKOŞA SELİMİYE CAMİİ YAPISAL ÖZELLİKLERİ VE İYİLEŞTİRİLMİŞ DEPREM PERFORMANSI İÇİN BİR ÖN ÇALIŞMA
STRUCTURAL PROPERTIES OF NICOSIA SELIMIYE MOSQUE AND PRELIMINARY INTERVENTION RECOMMENDATIONS FOR IMPROVED SEISMIC PERFORMANCE
TUĞÇE ALAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDeprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALPER İLKİ