Daireden farklı enkesite sahip silindirik olmayan helislerin dinamik analizi
Dynamic analysis of non-cylindrical helices with non-circular cross sections
- Tez No: 332851
- Danışmanlar: DOÇ. NİHAL UZCAN ERATLI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2013
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Yapı Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Çalışmada öncelikle helis geometrisi ve koordinat sistemlerinde kullanılan tanımlamalar açıklanmıştır.Kartezyen koordinat sistemi kullanılarak betimlenen helislerin Frenet sisteminde tanımlanması da ilgili denklemler kullanılarak yapılmıştır.Bu adımdan sonra, matris elemanı türetilmesi için, Timoshenko Kiriş Teorisi kesin silindirik helis geometrisi, sonlu eleman interpolasyonu vasıtasıyla, geometrinin uyarlanmış eğrilikler kullanılmıştır. Sonraki bölümde ise, hesapta kullanılan hareket, kinematik ve bünye denklemleri belirlenmiştir. Bu temel denklemleri baz alan fonksiyonel özetlenmiştir.Hesaplarda karışık sonlu eleman formülasyonu kullanılmıştır. İlk önce lineer şekil fonksiyonları belirlendikten sonra, silindirik olmayan helisler için bağıntılar sıralanmıştır.İleriki kısımlarda ise, sonlu elemanlar formülasyonunda kullanılan eleman matrisi ve kütle matrisi belirlenmiştir. Kullanılan bu eleman 2x12 serbestlik dereceli 2 düğüm noktasına sahiptir.Daireden farklı enkesitler için, gerekli kesme kuvveti katsayıları ayrıca hesaplanmıştır ve karışık sonlu elemanlar analizinde kullanılmıştır. Bahsi geçen kesme kuvveti katsayısı nümerik bir katsayıyı ifade etmektedir. Literatür taramasında görüldüğü üzere, hesaplarda çeşitli kabullerle yaklaşık bir sayı alındığı görülmüştür. Daireden farklı enkesitlerin burulma rijitliği hesap esasları da belirlenmesine müteakip, karışık sonlu eleman için dinamik analiz denklemleri belirlenmiştir.Literatürdeki dikdörtgen ve kare enkesitli silindirik ve konik helisler için olan uygun teorik ve numerik problemler çözülmüştür ve sonuçlar doğrulanmışlardır. Kare kesit, kutu kesit ve I formunda enkesite sahip silindirik olmayan helislerin dinamik analizi irdelenmiştir.
Özet (Çeviri)
Being a start, helix geometry and coordinate systems, which commonly used in this subject, were presented.Helixes, which are defined under Cartesian coordinate systems, were also indicated.For the derivation of the two-noded element matrix, Timoshenko beam theory is employed based on the exact cylindrical helix geometry. Non-cylindrical helix geometry is derived using modified curvatures of the geometry by means of the finite element interpolation. The nodal variables of the element are the displacement vector, the rotation vector, the force vector and the moment vector where are Frenet unit vectors. The problem of torsion can be reduced to a standard problem in the theory of potentials in 2D and the resulting Poisson?s equation is solved by finite elements in order to obtain the torsional rigidity of the arbitrary cross sections. In further sections, eqution of motion, Kinematic equations and constitutive equations, which are related with the dynamic analyses, were indicated.In following sections, the element matrix and mass matrix are defined. These matrices with sub-matrices were used in the calculation of finite element method. In this part, matrices were defined which included an element has two nodes with 2x12 degrees of freedom.For the arbitrary cross sections, the necessary shear coefficients are calculated explicitly, and used in the mixed finite element analysis. These shear coefficients are a group numerical value depending the geometry of cross-sections and the calculation has maximum %10 error margin.After the chapter related principals of calculations for torsional rigidity of non-circular cross-sections, equations and general specification of mixed finite element method were defined. The basic of this section is to defining the problem of determining the natural vibration frequencies of a structural system. According to literature, it could be reduced to the solution of a standard eigenvalue problem.The available theoretical and numerical solutions for analysis of cylindrical and conical helices with rectangular and square cross sections in the literature are solved and the results are verified. The dynamic analysis of non-cylindrical helices with the square box section and I shaped cross section are studied as a pioneering research.
Benzer Tezler
- Experimental investigation of the flow around hexagonally arrayed circular cylinder group under steady flow conditions
Altıgen dizilimli silindir grubu etrafındaki akımın kararlı akım koşulları altında deneysel olarak incelenmesi
ÖZGE KARABAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ORAL YAĞCI
- Combined axial load and bending moment interaction diagrams for steel-concrete composite columns in tall buildings
Yüksek binalarda kullanılan çelik-betonarme kompozit kolonların eksenel yük ve eğilme momenti etkileşim diyagramları
HAZAL FİDANBOY
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OĞUZ CEM ÇELİK
- Modernist mekanın evrimi yüzyıl başı modern mekan düşüncesinin günümüze yansımaları
Evolution of the modernist space
EMİN BALKIŞ
- An investigation on growth behavior of mycelium-based material in a fabric formwork
Miselyum esaslı bir malzemenin esnek kalıp üzerindeki büyüme davranışı üzerine bir araştırma
AYSEL GÜLAY ELBASDI
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SEMA ALAÇAM
- Mikrokanallarda basınç düşümü, cidar kayma gerilmesi ve partikül fokuslanmasının sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation of pressure drop, shear stress and particle focusing in microchannels
UFUK DEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN GÜNEŞ