Πολυβάθμια Συστήματα ( ) Εξαναγκασμένη Ταλάντωση

Σχετικά έγγραφα
Πολυβάθμια Συστήματα. (συνέχεια)

ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΤΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ Ενότητα 11: ΟΡΘΟΓΩΝΙΚΟΤΗΤΑ ΤΩΝ ΙΔΙΟΜΟΡΦΩΝ Διδάσκων: Κολιόπουλος Παναγιώτης ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ

ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΤΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ. Διδάσκων: Κολιόπουλος Παναγιώτης

Πολυβάθμια Συστήματα. (συνέχεια)

Διδάσκων: Κολιόπουλος Παναγιώτης

ΣΕΙΣΜΙΚΗ ΑΠΟΚΡΙΣΗ ΠΟΛΥΒΑΘΜΙΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

Εξαναγκασμένη Ταλάντωση. Αρμονική Φόρτιση (...)

7. Δυναμική Ανάλυση ΠΒΣ

Εξαναγκασμένη Ταλάντωση. Τυχαία Φόρτιση (Ολοκλήρωμα Duhamel)

ΣΥΜΜΕΤΟΧΗ Ι ΙΟΜΟΡΦΩΝ ΣΤΗ ΜΕΘΟ Ο ΕΠΑΛΛΗΛΙΑΣ

Διδάσκων: Κολιόπουλος Παναγιώτης

Αντισεισμική Τεχνολογία Ι. Σεισμική Απόκριση Πολυβαθμιών Συστημάτων. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο

Ελεύθερη Ταλάντωση Μονοβάθμιου Συστήματος

Ελεύθερη Ταλάντωση Μονοβάθμιου Συστήματος (συνέχεια)

Σεισμική Απόκριση Μονοβάθμιου Συστήματος

Υπολογισμός της σεισμικής δυναμικής ή μη-γραμμικής απόκρισης των κατασκευών.

Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Σχολή Πολιτικών Μηχανικών. Πολυβάθμια Συστήματα. Ε.Ι. Σαπουντζάκης. Καθηγητής ΕΜΠ. Δυναμική Ανάλυση Ραβδωτών Φορέων

ΚΑΤΑΣΤΡΩΣΗ ΔΙΑΦΟΡΙΚΩΝ ΕΞΙΣΩΣΕΩΝ ΠΟΛΥΒΑΘΜΙΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ 55

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΜΕΡΟΣ A. 1 Εισαγωγή στην Ανάλυση των Κατασκευών 3

υναµική Μηχανών Ι Ακαδηµαϊκό έτος : Ε. Μ. Π. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών - Εργαστήριο υναµικής και Κατασκευών ΥΝΑΜΙΚΗ ΜΗΧΑΝΩΝ Ι - 10.

Εξίσωση Κίνησης Μονοβάθμιου Συστήματος (συνέχεια)

Γενικευμένα Mονοβάθμια Συστήματα

Εξαναγκασμένη Ταλάντωση. Αρμονική Φόρτιση

Δυναμική Μηχανών I. Διάλεξη 8. Χειμερινό Εξάμηνο 2013 Τμήμα Μηχανολόγων Μηχ., ΕΜΠ

υναµική Μηχανών Ι Ακαδηµαϊκό έτος : Ε. Μ. Π. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών - Εργαστήριο υναµικής και Κατασκευών ΥΝΑΜΙΚΗ ΜΗΧΑΝΩΝ Ι - 9.

Δυναμική Κατασκευών ΙΙ

Δυναμική Μηχανών I. Επίλυση Προβλημάτων Αρχικών Συνθηκών σε Συνήθεις. Διαφορικές Εξισώσεις με Σταθερούς Συντελεστές

7. Ταλαντώσεις σε συστήµατα µε πολλούς βαθµούς ελευθερίας

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ

ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΤΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ Ενότητα 3&4: ΤΑΛΑΝΤΩΣΗ ΑΡΜΟΝΙΚΗΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ. Διδάσκων: Κολιόπουλος Παναγιώτης ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ

Δυναμική Μηχανών I. Διάλεξη 13. Χειμερινό Εξάμηνο 2013 Τμήμα Μηχανολόγων Μηχ., ΕΜΠ

Δυναμική Μηχανών I. Ιδιοανυσματική Ανάλυση

Κεφάλαιο 14: Στατική μη-γραμμική Ανάλυση (Pushover Analysis) Πολυωρόφων

ή/και με απόσβεση), και να υπολογίσουν αναλυτικά την απόκριση τους σε ελεύθερη ταλάντωση.

Δυναμική Μηχανών I. Διάλεξη 12. Χειμερινό Εξάμηνο 2013 Τμήμα Μηχανολόγων Μηχ., ΕΜΠ

ΕΞΑΝΑΓΚΑΣΜΕΝΕΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ ΠΟΛΥΒΑΘΜΙΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ 93

7. Δυναμική Ανάλυση ΠΒΣ

Εξαναγκασμένη Ταλάντωση. Τυχαία Φόρτιση (Ολοκλήρωμα Duhamel)

6. Δυναμική Ανάλυση Μονοβαθμίων Συστημάτων (ΜΒΣ)

ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΤΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ. Διδάσκων: Κολιόπουλος Παναγιώτης

Διδάσκων: Κολιόπουλος Παναγιώτης

υναµική Μηχανών Ι Ακαδηµαϊκό έτος : Ε. Μ. Π. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών - Εργαστήριο υναµικής και Κατασκευών ΥΝΑΜΙΚΗ ΜΗΧΑΝΩΝ Ι - 8.

ΑΣΚΗΣΗ 7. έκδοση DΥΝI-EXC b

Ελαστικά με σταθερά ελαστικότητας k, σε πλευρικές φορτίσεις και άκαμπτα σε κάθετες φορτίσεις. Δυναμικό πρόβλημα..

Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών και Μηχανικών Περιβάλλοντος ΠΠΜ 501: Προχωρημένη Ανάλυση Κατασκευών με Η/Υ. Ακαδημαϊκό Έτος , Χειμερινό Εξάμηνο

Αριθμητική Ολοκλήρωση της Εξίσωσης Κίνησης

ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΠΟΛΛΩΝ ΒΑΘΜΩΝ ΕΛΕΥΘΕΡΙΑΣ

Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΩΝ

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΡΟΛΟΓΟΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ Εσχάρες... 17

Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών και Μηχανικών Περιβάλλοντος ΠΠΜ 501: Προχωρημένη Ανάλυση Κατασκευών με Η/Υ. Ενδιάμεση Πρόοδος. 6:00-8:00 μ. μ.

Εισαγωγικές Έννοιες. Οι καλές ταλαντώσεις!

9. Προγραμματισμός Δυναμικής Ανάλυσης ΠΒΣ

ΠΠΜ 320: Δυναμική Ανάλυση των Κατασκευών

Πολυβάθμια Συστήματα

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

ΠΠΜ 325: Ανάλυση Κατασκευών με Η/Υ. Ενδιάμεση Πρόοδος. 10:30-11:30 π.μ. (60 λεπτά), Δευτέρα, 20 Μαρτίου, 2017

Δυναμική Μηχανών I. Διάλεξη 7. Χειμερινό Εξάμηνο 2013 Τμήμα Μηχανολόγων Μηχ., ΕΜΠ

Μέρος Ι: Μονοβάθμια Συστήματα

υναµική Μηχανών Ι Ακαδηµαϊκό έτος : Ε. Μ. Π. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών - Εργαστήριο υναµικής και Κατασκευών ΥΝΑΜΙΚΗ ΜΗΧΑΝΩΝ Ι - 7.

Ενδιάμεση Πρόοδος. 10:30-11:30 π.μ. (60 λεπτά), Δευτέρα, 19 Μαρτίου, 2018

Συζευγμένα ταλαντώσεις - Ένα άλλο σύστημα

Δυναμική Μηχανών I. Διάλεξη 11. Χειμερινό Εξάμηνο 2013 Τμήμα Μηχανολόγων Μηχ., ΕΜΠ

10. Εισαγωγή στις Μεθόδους Πεπερασμένων Στοιχείων (ΜΠΣ)

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ: ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ

ΑΣΚΗΣΗ 8. έκδοση DΥΝI-EXC b

Αριθμητικές μέθοδοι σε ταλαντώσεις μηχανολογικών συστημάτων

Κεφάλαιο 4. Δυναμικά προβλήματα

υναµική Μηχανών Ι Ακαδηµαϊκό έτος : Ε. Μ. Π. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών - Εργαστήριο υναµικής και Κατασκευών ΥΝΑΜΙΚΗ ΜΗΧΑΝΩΝ Ι - 19.

ΕΛΕΥΘΕΡΕΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ ΠΟΛΥΒΑΘΜΙΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ 73

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 5 ΥΝΑΜΙΚΕΣ ΜΕΘΟ ΟΙ ΜΕΛΕΤΗΣ ΕΥΣΤΑΘΕΙΑΣ

Κεφάλαιο 13. Περιοδική Κίνηση

ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΙΙ

Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών και Μηχανικών Περιβάλλοντος ΠΠΜ 501: Προχωρημένη Ανάλυση Κατασκευών με Η/Υ. Ενδιάμεση Πρόοδος. 6:00-8:00 μ. μ.

ΘΕΜΑ Α Στις ερωτήσεις να επιλέξετε το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση χωρίς να αιτιολογήσετε την επιλογή σας.

Δυναμική Μηχανών I. Διάλεξη 20. Χειμερινό Εξάμηνο 2013 Τμήμα Μηχανολόγων Μηχ., ΕΜΠ

ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΘΑΛΑΣΣΙΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 13: Μελέτη ΓΧΑ Συστημάτων με τον Μετασχηματισμό Laplace. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

Σύνολο Σελίδων: Ενδεικτικές Λύσεις Κυριακή 30 Σεπτέµβρη Θέµα Α

Σεισμική Απόκριση Μονοβάθμιου Συστήματος. (συνέχεια)

Δυναμική Μηχανών I. Προσέγγιση Galerkin

Δυναμική Μηχανών I. Διάλεξη 4. Χειμερινό Εξάμηνο 2013 Τμήμα Μηχανολόγων Μηχ., ΕΜΠ

Μια ιδιόµορφη ταλάντωση µε εξίσωση αποµάκρυνσης που προκύπτει. από την επαλληλία των εξισώσεων κίνησης δύο αρµονικών

υναµική Μηχανών Ι Ακαδηµαϊκό έτος : Ε. Μ. Π. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών - Εργαστήριο υναµικής και Κατασκευών ΥΝΑΜΙΚΗ ΜΗΧΑΝΩΝ Ι - 22.

ΣΥΝΑΡΤΗΣΗ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ & ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ LAPLACE

Δυναμική Μηχανών I. Ιδιομορφές

ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΜΗΧΑΝΩΝ Ι

Αντισεισμικοί κανονισμοί Κεφ.23. Ε.Σώκος Εργαστήριο Σεισμολογίας Παν.Πατρών

website:

Λύση Εξίσωσης Laplace: Χωρισμός Μεταβλητών

Ελαστοδυναμική Απόκριση Πλαισίου λόγω Κίνησης της Βάσης του

Επίλυση Δυναμικών Εξισώσεων

Δυναμική Μηχανών I. Επίλυση Προβλημάτων Αρχικών Συνθηκών. σε Συστήματα Συνήθων Διαφορικών Εξισώσεων με Σταθερούς Συντελεστές

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ 1 ο ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

2. Επίλυση Δικτυωμάτων με τις Μεθόδους Ευκαμψίας (ή Δυνάμεων)

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

Μέρος ΙΙ: Πολυβάθμια Συστήματα

Στο μαγνητικό πεδίο του πηνίου αποθηκεύεται ενέργεια. Το μαγνητικό πεδίο έχει πυκνότητα ενέργειας.

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 5: Γραφική Μέθοδος Υπολογισμού του Συνελικτικού Ολοκληρώματος. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

ΠΠΜ 501: Προχωρημένη Ανάλυση Κατασκευών με Η/Υ

Transcript:

Πολυβάθμια Συστήματα ( ) Εξαναγκασμένη Ταλάντωση

Πολυβάθμια Συστήματα: Απόκριση σε Εξαναγκασμένη Ταλάντωση Δ23-2 Η εξίσωση κίνησης ενός πολυβάθμιου συστήματος υπό τη δράση εξωτερικού φορτίου {p(t)} είναι {&&} + { &} + { } = { ()} m u c u k u p t (1) Επειδή οι ιδιομορφές είναι γραμμικώς ανεξάρτητες, η απόκριση {u(t)} μπορεί να εκφραστεί ως ένας γραμμικός συνδυασμός των ιδιομορφών του συστήματος: { ut ()} = q() t { φ } = q() t { φ} + q() t { φ } + K + q() t { φ } r = 1 r r 1 1 2 2 (2) Αντικαθιστώντας την εξίσωση (2) στην εξίσωση (1) παίρνουμε m q&& () t c q () t k q () t p() t { φ } + & { φ } + { φ } = { } r r r r r r r= 1 r= 1 r= 1 (3) ΠΠΜ320: Δυναμική Ανάλυση Κατασκευών 2008 Παναγιώτης Ρουσής

Πολυβάθμια Συστήματα: Απόκριση σε Εξαναγκασμένη Ταλάντωση (...) Δ23-3 Πολλαπλασιάζοντας και τα δύο μέλη της εξίσωσης (3) με φ προκύπτει { φ } && { φ } + { φ } & m qr() t r c qr() t { φr} (4) r= 1 r= 1 + { φ} k { φ } = { φ } { } qr() t r p() t r = 1 Μεβάσητιςσυνθήκεςορθογωνικότητας, όλοι οι όροι της εξίσωσης (4) μηδενίζονται εκτός από τον -οστό όρο. Άρα: { } { φ } { φ }&& + { φ } { φ } + { φ } k { φ } q () t = { φ } { p() t } m q () t c q& () t (5) ή mq && () t + cq & () t + kq () t = p () t =12,, K, (6) ΠΠΜ320: Δυναμική Ανάλυση Κατασκευών 2008 Παναγιώτης Ρουσής

Πολυβάθμια Συστήματα: Απόκριση σε Εξαναγκασμένη Ταλάντωση (...) Δ23-4 όπου m c k = { φ } [ m] { φ } { φ } [] c { φ } { φ } [ k] { φ } { φ } { } = = p () t = p() t ηγενικευμένη(ιδιομορφική) μάζα ηγενικευμένη(ιδιομορφική) απόσβεση ηγενικευμένη(ιδιομορφική) ακαμψία ηγενικευμένη(ιδιομορφική) δύναμη Έτσι οι συζευγμένες εξισώσεις του φυσικού συστήματος συντεταγμένων, εξ. (1),ανάγονται σε ασύζευκτες εξισώσεις στο γενικευμένο σύστημα συντεταγμένων. Δηλαδή, η απόκριση ενός Ν-βάθμιου συστήματος ανάγεται σε γραμμικό συνδυασμό (εξ. (2)) Ν μονοβάθμιων συστημάτων (εξ.(6)). ΠΠΜ320: Δυναμική Ανάλυση Κατασκευών 2008 Παναγιώτης Ρουσής

Πολυβάθμια Συστήματα: Απόκριση σε Εξαναγκασμένη Ταλάντωση (...) Δ23-5 Δεδομένου ότι και c k = ω m 2 = 2ζ m ω (7) (8) η εξίσωση (6) γράφεται q&& ( t) + 2 q& ( t) + q ( t) = p ( t) = 1, 2, K, 2 1 ζω ω m (9) Η εξίσωση (9) περιγράφει τη δυναμική συμπεριφορά ενός μονοβάθμιου συστήματος σε εξαναγκασμένη ταλάντωση του οποίου η λύση ισούται με ζ ( 0) ( 0) ωt q& + ζ ωq q() t = e q()cos 0 ωdt + siωdt ωd 1 t 0 ω D ζ ω ( t τ) ( ) + p ( τ) e siωd t τ dτ m (10) ΠΠΜ320: Δυναμική Ανάλυση Κατασκευών 2008 Παναγιώτης Ρουσής

Πολυβάθμια Συστήματα: Απόκριση σε Εξαναγκασμένη Ταλάντωση (...) Δ23-6 Οι αρχικές συνθήκες στο γενικευμένο σύστημα μπορούν να εκφραστούν ως προς τις αρχικές συνθήκες στο φυσικό σύστημα βάσει των σχέσεων { φ} m { u() 0 } { φ} m { u() 0 } m { φ } m { φ } q( 0) = = = 1, 2, K, { φ} m { u& () 0 } { φ} m { u& () 0 } m { φ } m { φ } q& ( 0) = = = 1, 2, K, (11) (12) Για την επίλυση πολυβάθμιων συστημάτων δε χρειάζεται η μόρφωση του μητρώου απόσβεσης [c], αλλά ούτε και ο υπολογισμός των γενικευμένων αποσβέσεων c. Το μόνο που χρειάζεται είναι ο προσδιορισμός (εκτίμηση) του λόγου απόσβεσης κάθε ιδιομορφής ζ. ΠΠΜ320: Δυναμική Ανάλυση Κατασκευών 2008 Παναγιώτης Ρουσής

Πολυβάθμια Συστήματα: Απόκριση σε Εξαναγκασμένη Ταλάντωση (...) Δ23-7 Σύνοψη Μεθόδου Επαλληλίας των Ιδιομορφών Η Μέθοδος επαλληλίας των ιδιομορφών συνοψίζεται στα εξής βήματα: 1. Προσδιορισμός των ιδιοτήτων του συστήματος: - Μητρώο μάζας [m] και μητρώο ακαμψίας [k] - Eκτίμηση του λόγου απόσβεσης κάθε ιδιομορφής ζ 2. Προσδιορισμός των ιδιομορφών φ και ιδιοσυχνοτήτων ω του (αναπόσβεστου) συστήματος με επίλυση του ιδιοπροβλήματος 2 ( k ω m ){ φ} = { 0} 3. Υπολογισμός των γενικευμένων (ιδιομορφικών) μεγεθών m = { φ } [ ]{ φ } η γενικευμένη (ιδιομορφική) μάζα m p () t = φ p() t ηγενικευμένη(ιδιομορφική) δύναμη { } { } { } ΠΠΜ320: Δυναμική Ανάλυση Κατασκευών 2008 Παναγιώτης Ρουσής

Πολυβάθμια Συστήματα: Απόκριση σε Εξαναγκασμένη Ταλάντωση (...) Δ23-8 4. Διατύπωση της εξίσωσης κίνησης στο γενικευμένο σύστημα συντεταγμένων q&& () t + 2 q& () t + q () t = p () t = 1, 2, K, 2 1 ζω ω m 5. Υπολογισμός των αρχικών συνθηκών στο γενικευμένο σύστημα με βάση τις αρχικές συνθήκες στο φυσικό σύστημα { φ } m { u() 0 } q 0 = () = 1, 2, K, m { φ } m { u& () 0 } q& 0 = () = 1, 2, K, m ΠΠΜ320: Δυναμική Ανάλυση Κατασκευών 2008 Παναγιώτης Ρουσής

Πολυβάθμια Συστήματα: Απόκριση σε Εξαναγκασμένη Ταλάντωση (...) Δ23-9 6. Επίλυση των εξισώσεων κίνησης των Ν μονοβάθμιων ταλαντωτών και υπολογισμός των ιδιομορφικών συντεταγμένων q (t). Η επίλυση των εξισώσεων μπορεί να γίνει με (αναλυτικό ή αριθμητικό) υπολογισμό του ολοκληρώματος Duhamel ήμε απευθείας αριθμητική ολοκλήρωση των εξισώσεων κίνησης. Βάσει του ολοκληρώματος Duhamel: ζ ( 0) ( 0) ωt q& + ζ ωq q() t = e q()cos 0 ωdt + siωdt ωd 1 t 0 ω D ζ ω ( t τ) ( ) + p ( τ) e siωd t τ dτ m ΠΠΜ320: Δυναμική Ανάλυση Κατασκευών 2008 Παναγιώτης Ρουσής

Πολυβάθμια Συστήματα:Δ23-10 Απόκριση σε Εξαναγκασμένη Ταλάντωση (...) 7. Υπολογισμός των φυσικών μετατοπίσεων {u(t)} από επαλληλία των ιδιομορφών του συστήματος: φ11 φ12 φ1 φ 21 φ 22 φ 2 ut () = qr() t r = q1() t + q2() t + K + q() t r = 1 M M M φ φ φ { } { φ } 1 2 8. Υπολογισμός των ισοδύναμων στατικών (ελαστικών) δυνάμεων που ασκούνται στις στάθμες των ορόφων { } = { } = { φ } f k u () t k q () t s r r r = 1 ΠΠΜ320: Δυναμική Ανάλυση Κατασκευών 2008 Παναγιώτης Ρουσής