Διδάσκων: Κολιόπουλος Παναγιώτης

Σχετικά έγγραφα
ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΤΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ. Διδάσκων: Κολιόπουλος Παναγιώτης

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

ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΤΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ. Διδάσκων: Κολιόπουλος Παναγιώτης

Εξαναγκασμένη Ταλάντωση. Τυχαία Φόρτιση (Ολοκλήρωμα Duhamel)

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

Διδάσκων: Κολιόπουλος Παναγιώτης

ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΤΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ. Διδάσκων: Κολιόπουλος Παναγιώτης

Διδάσκων: Κολιόπουλος Παναγιώτης

Εξαναγκασμένη Ταλάντωση. Τυχαία Φόρτιση (Ολοκλήρωμα Duhamel)

ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΤΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ. Διδάσκων: Κολιόπουλος Παναγιώτης

Διδάσκων: Κολιόπουλος Παναγιώτης

ΑΝΟΙΧΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Λογισμός ΙΙ. Χρήστος Θ. Αναστασίου Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου. Ενότητα Α: Γραμμικά Συστήματα

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 15: Ολοκληρώματα Με Ρητές Και Τριγωνομετρικές Συναρτήσεις Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

ΒΟΗΘΗΤΙΚΕΣ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ

ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ενότητα 3: ΣΥΝΕΛΙΞΗ

Λογιστική Κόστους Ενότητα 12: Λογισμός Κόστους (2)

ΜΑΘΗΜΑ: ΣΤΑΤΙΚΗ ΚΑΙ ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΤΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ

Περιβαλλοντική Χημεία

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

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου 1 Ενότητα # 8: Αντίστροφος μετασχηματισμός Laplace Εφαρμογή σε απόκριση συστήματος: Σύστημα 1 ης τάξης

Ιόνιο Πανεπιστήμιο - Τμήμα Πληροφορικής

Υπολογιστικά & Διακριτά Μαθηματικά

Δυναμική Ηλεκτρικών Μηχανών

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 12: Κριτήρια Σύγκλισης Σειρών. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Λογιστική Κόστους Ενότητα 8: Κοστολογική διάρθρωση Κύρια / Βοηθητικά Κέντρα Κόστους.

Υπολογιστικά & Διακριτά Μαθηματικά

Εξίσωση Κίνησης Μονοβάθμιου Συστήματος (συνέχεια)

ΓΡΑΜΜΙΚΟΣ & ΔΙΚΤΥΑΚΟΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ

Δυναμική και Έλεγχος E-L Ηλεκτρομηχανικών Συστημάτων

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 14: Ολοκλήρωση Κατά Παράγοντες, Ολοκλήρωση Ρητών Συναρτήσεων Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου II

Θεωρία Πιθανοτήτων & Στατιστική

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

Μαθηματικά και Φυσική με Υπολογιστές

ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΥΔΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Τίτλος Μαθήματος: Μαθηματική Ανάλυση Ενότητα Γ. Ολοκληρωτικός Λογισμός

Συστήματα Αυτόματου Ελέγχου

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 5: Παράγωγος Πεπλεγμένης Συνάρτησης, Κατασκευή Διαφορικής Εξίσωσης. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

Πολυβάθμια Συστήματα ( ) Εξαναγκασμένη Ταλάντωση

ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ι

Μάθημα: Στατική και Δυναμική των Κατασκευών

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Τεχνικό Σχέδιο

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΙΑ ΟΙΚΟΝΟΜΟΛΟΓΟΥΣ

ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δρ. Στυλιανός Τσίτσος

Θερμοδυναμική - Εργαστήριο

Εκκλησιαστικό Δίκαιο. Ενότητα 10η: Ιερά Σύνοδος της Ιεραρχίας και Διαρκής Ιερά Σύνοδος Κυριάκος Κυριαζόπουλος Τμήμα Νομικής Α.Π.Θ.

Μάθημα: Τεχνική Μηχανική

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ IΙ Ενότητα 3

Λογιστικές Εφαρμογές Εργαστήριο

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 17: Αριθμητική Ολοκλήρωση, Υπολογισμός Μήκους Καμπύλης Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

Επίλυση Δυναμικών Εξισώσεων

Διοίκηση Ανθρώπινων Πόρων Ενότητα 1: Περίοδοι οργάνωσης και διοίκησης επιχειρήσεων

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

Λογιστική Κόστους Ενότητα 11: Λογισμός Κόστους

Ιστορία της μετάφρασης

Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Aνάλυση Σήματος. 2 η Σειρά Ασκήσεων Θεόδωρος Αλεξόπουλος

Έλεγχος Κίνησης

Λογιστική Κόστους Ενότητα 11: Λογισμός Κόστους (1)

ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ι

Μικροβιολογία & Υγιεινή Τροφίμων

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Θεωρία Πιθανοτήτων & Στατιστική

Υπόγεια Υδραυλική και Υδρολογία

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Τεχνικό Σχέδιο

Οικονομετρία. Συστήματα συναληθευουσών εξισώσεων Συνθήκες ταυτοποίησης. Τμήμα: Αγροτικής Οικονομίας & Ανάπτυξης. Διδάσκων: Λαζαρίδης Παναγιώτης

Δυναμική και Έλεγχος E-L Ηλεκτρομηχανικών Συστημάτων

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 1: Συναρτήσεις και Γραφικές Παραστάσεις. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Ηλεκτρικά Κινητήρια Συστήματα

Αυτοματοποιημένη χαρτογραφία

Προγραμματισμός Ηλεκτρονικών Υπολογιστών 1

Οργανωσιακή Συμπεριφορά Ενότητα 1: Η έννοια της οργάνωσης και διοίκησης

Οικονομικά Μαθηματικά

Εισαγωγικές έννοιες θεωρίας Συστημάτων Αυτομάτου Ελέγχου Ενότητα 2 η : ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΜΕ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΜΟΝΤΕΛΑ

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ. Ενότητα : ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΔΙΑΚΡΙΤΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 13: Ακτίνα Σύγκλισης, Αριθμητική Ολοκλήρωση, Ολοκλήρωση Κατά Παράγοντες. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης. Λογισμός 3 Ασκήσεις. Μιχάλης Μαριάς Τμήμα Α.Π.Θ.

Μαθηματικά. Ενότητα 6: Ασκήσεις Ορίων Συνάρτησης. Σαριαννίδης Νικόλαος Τμήμα Λογιστικής και Χρηματοοικονομικής

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

9 ο ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Εφαρμογές Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών

Τίτλος Μαθήματος: Μαθηματική Ανάλυση Ενότητα Γ. Ολοκληρωτικός Λογισμός

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου 1 Ενότητα # 5: Χρήση μετασχηματισμού Laplace για επίλυση ηλεκτρικών κυκλωμάτων Μέθοδοι εντάσεων βρόχων και τάσεων κόμβων

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Δυναμική και Έλεγχος E-L Ηλεκτρομηχανικών Συστημάτων

Εισαγωγικές έννοιες θεωρίας Συστημάτων Αυτομάτου Ελέγχου

Μαθηματική Ανάλυση ΙI

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Χώρος και Διαδικασίες Αγωγής

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Κλασσική Θεωρία Ελέγχου

Εφαρμογές Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών

Σεισμική Απόκριση Μονοβάθμιου Συστήματος

Transcript:

ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΤΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ Ενότητα 6: ΤΑΛΑΝΤΩΣΗ ΣΕ ΤΥΧΟΥΣΑ ΔΙΕΓΕΡΣΗ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΑ DUHAMEL Διδάσκων: Κολιόπουλος Παναγιώτης ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ 1

Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς.

Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Κεντρικής Μακεδονίας» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.

Ενότητα 6 ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΤΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ Διδάσκων: Κολιόπουλος Παναγιώτης

Περιεχόμενα ενότητας 1. ΤΑΛΑΝΤΩΣΗ ΣΕ ΤΥΧΟΥΣΑ ΔΙΕΓΕΡΣΗ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΑ DUHAMEL 2. Ταλάντωση σε δράση μοναδιαίου (ακαριαίου) πλήγματος 3. Καταναγκασμένη ταλάντωση σε τυχούσα διέγερση 4. Αριθμητική ολοκλήρωση διαφορικής εξίσωσης κίνησης 5. Διακριτή μορφή διαφορικής εξίσωσης κίνησης

Σκοποί ενότητας

ΤΑΛΑΝΤΩΣΗ ΣΕ ΤΥΧΟΥΣΑ ΔΙΕΓΕΡΣΗ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΑ DUHAMEL Πέρα από την αρμονική διέγερση υπάρχουν και άλλες περιπτώσεις διεγέρσεων οι οποίες έχουν σχετικά απλή μορφή και οι ταλαντώσεις που προκαλούν μπορούν να περιγραφούν με συγκεκριμένες μαθηματικές εκφράσεις. Υπάρχουν όμως πολλές περιπτώσεις κατά τις οποίες η διέγερση εμφανίζει εξαιρετικά πολύπλοκη μορφή ανεμο-φορτία, κυματο-φορτία σεισμικά φορτία η οποία δεν μπορεί να περιγραφεί με αναλυτική μαθηματική σχέση.

Η περιγραφή τους μπορεί να γίνει μόνο σε ψηφιακή μορφή κάνοντας χρήση καταγραφών προηγούμενων συμβάντων. Για την αντιμετώπιση αυτών των προβλημάτων, είναι αναγκαίο να διατυπωθεί μια μεθοδολογία επίλυσης της δυναμικής απόκρισης φορέων, η οποία να έχει ΓΕΝΙΚΗ εφαρμογή (ανεξάρτητα από τη μορφή διέγερσης). Υπάρχουν 2 τέτοιες μεθοδολογίες: Η (αναλυτική) μεθοδολογία που στηρίζεται στην απόκριση μονοβάθμιου ταλαντωτή σε ακαριαίο ορθογωνικό πλήγμα, (ολοκλήρωμα του Duhamel). Η μεθοδολογία που στηρίζεται στην αριθμητική ολοκλήρωση της διαφορικής εξίσωσης ταλάντωσης.

Ταλάντωση σε δράση μοναδιαίου (ακαριαίου) πλήγματος Ο φορέας του σχήματος υπόκειται την στιγμή t = τ, στη δράση πλήγματος απειροστής διάρκειας ε και μοναδιαίου εμβαδού. Λόγω της ακαριαίας δράσης του πλήγματος δεν προλαβαίνουν να ενεργοποιηθούν οι δυνάμεις επαναφοράς και απόσβεσης κατά την διάρκειά του. f τ c m Ι ε 1/ε u(t)) Αυτό σημαίνει ότι η απόκριση περιλαμβάνει μία φάση ελεύθερης ταλάντωσης με αρχικές συνθήκες u(τ) = 0, u (τ) = 1/m, (αρχή της διατήρησης της ορμής). f(t) t

Με αυτές τις αρχικές συνθήκες, η εξίσωση αποσβεσμένης ελεύθερης ταλάντωσης προσδιορίζει την απόκριση μοναδιαίου πλήγματος h(tτ) ως (γιατί??): u(t) = h(t-τ) = 1 mω d e -ξω(t-τ) sin[ω d (t-τ)] h(t-τ) h(t-τ) 1/m t τ t Προφανώς κάθε πλήγμα με χρόνο εμφάνισης τ, διαμορφώνει την απόκριση σε μεταγενέστερο χρόνο (t τ). Λόγω της απόσβεσης, η επίδραση του πλήγματος εξασθενεί όσο απομακρυνόμαστε από την δράση του.

Καταναγκασμένη ταλάντωση σε τυχούσα διέγερση (ολοκλήρωμα Duhamel) Σε περιπτώσεις μη μοναδιαίου πλήγματος, η απόκριση του συστήματος είναι αυτή που προκύπτει από την εφαρμογή της προηγούμενης σχέσης, πολλαπλασιασμένης επί το εμβαδόν του υπόψη πλήγματος. Συνεπώς, η δράση μοναδιαίου πλήγματος μπορεί να αποτελέσει την βάση μελέτης πιο σύνθετων μορφών διέγερσης εάν θεωρηθούν ότι συντίθενται από διαδοχικά (μη-μοναδιαία) πλήγματα. Το άθροισμα της επίδρασης όλων των πληγμάτων, συνθέτει την συνολική απόκριση του συστήματος στην τυχούσα φόρτιση.

f Απόκριση στο 1 ο πλήγμα Απόκριση στο 2 ο πλήγμα Απόκριση στο ν ο πλήγμα Συνολική απόκριση

Στο όριο, για απειροστή διάρκεια δράσης κάθε πλήγματος, το προηγούμενο άθροισμα (επαλληλία) μετατρέπεται σε ολοκλήρωμα και η απόκριση προκύπτει ως: t 1 u(t) = h(t - τ) f( τ ) dτ = f(τ) e -ξωο(t-τ) sin[ω d (t-τ)]dτ m ω d 0 t 0 Η σχέση αυτή είναι γνωστή ως ολοκλήρωμα του Duhamel και παρέχει την δυνατότητα υπολογισμού της απόκρισης μονοβάθμιου ταλαντωτή σε τυχούσα διέγερση (προσδιορισμένης είτε αναλυτικά είτε ψηφιακά).

Αριθμητική ολοκλήρωση διαφορικής εξίσωσης κίνησης m u (t) + c u (t) + k u(t) = f(t) Κερδίζει έδαφος, έναντι Duhamel, καθώς Μπορεί να εφαρμοσθεί και σε μη-γραμμικά συστήματα. Έχει γενική εφαρμογή για οποιοδήποτε είδος φόρτισης (σε αναλυτική ή ψηφιακή μορφή) Είναι εύκολος ο προγραμματισμός της

Διακριτή μορφή διαφορικής εξίσωσης κίνησης m u (t) + c u (t) + k u(t) = p(t) Για t = t i m u i + c u i + k u i = p i Για t = t i+1 m u i+1 + c u i+1 + k u i+1 = p i+1 Μέθοδος κεντρικής διαφοράς (για σταθερό Δt = t i+1 - t i )

Τέλος Ενότητας ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΤΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ - ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ 21