Eksperimentalna i numerička analiza slobodnih vibracija grede

Σχετικά έγγραφα
Masa, Centar mase & Moment tromosti

- pravac n je zadan s točkom T(2,0) i koeficijentom smjera k=2. (30 bodova)

TRIGONOMETRIJSKE FUNKCIJE I I.1.

2 tg x ctg x 1 = =, cos 2x Zbog četvrtog kvadranta rješenje je: 2 ctg x

( , treći kolokvij) 3. Na dite lokalne ekstreme funkcije z = x 4 + y 4 2x 2 + 2y 2 3. (20 bodova)

Impuls i količina gibanja

(P.I.) PRETPOSTAVKA INDUKCIJE - pretpostavimo da tvrdnja vrijedi za n = k.

PRIMJER 3. MATLAB filtdemo

UNIVERZITET U NIŠU ELEKTRONSKI FAKULTET SIGNALI I SISTEMI. Zbirka zadataka

Pismeni ispit iz matematike Riješiti sistem jednačina i diskutovati rješenja sistema u zavisnosti od parametra: ( ) + 1.

Funkcije dviju varjabli (zadaci za vježbu)

SEMINAR IZ KOLEGIJA ANALITIČKA KEMIJA I. Studij Primijenjena kemija

1.4 Tangenta i normala

FTN Novi Sad Katedra za motore i vozila. Teorija kretanja drumskih vozila Vučno-dinamičke performanse vozila: MAKSIMALNA BRZINA

Riješeni zadaci: Nizovi realnih brojeva

Matematika 1 - vježbe. 11. prosinca 2015.

Dimenzioniranje nosaa. 1. Uvjeti vrstoe

Numerička matematika 2. kolokvij (1. srpnja 2009.)

( ) ( ) 2 UNIVERZITET U ZENICI POLITEHNIČKI FAKULTET. Zadaci za pripremu polaganja kvalifikacionog ispita iz Matematike. 1. Riješiti jednačine: 4

Vrijedi relacija: Suma kvadrata cosinusa priklonih kutova sile prema koordinatnim osima jednaka je jedinici.

PROSTORNI STATIČKI ODREĐENI SUSTAVI

radni nerecenzirani materijal za predavanja R(f) = {f(x) x D}

Apsolutno neprekidne raspodele Raspodele apsolutno neprekidnih sluqajnih promenljivih nazivaju se apsolutno neprekidnim raspodelama.

( , 2. kolokvij)

1 UPUTSTVO ZA IZRADU GRAFIČKOG RADA IZ MEHANIKE II

TRIGONOMETRIJA TROKUTA

F (t) F (t) F (t) OGLEDNI PRIMJER SVEUČILIŠTE J.J.STROSSMAYERA U OSIJEKU ZADATAK

Pismeni ispit iz matematike GRUPA A 1. Napisati u trigonometrijskom i eksponencijalnom obliku kompleksni broj, zatim naći 4 z.

numeričkih deskriptivnih mera.

MATRICE I DETERMINANTE - formule i zadaci - (Matrice i determinante) 1 / 15

Dijagonalizacija operatora

IZVODI ZADACI (I deo)

Eliminacijski zadatak iz Matematike 1 za kemičare

3.1 Granična vrednost funkcije u tački

BETONSKE KONSTRUKCIJE 3 M 1/r dijagrami

Grafičko prikazivanje atributivnih i geografskih nizova

ELEKTROTEHNIČKI ODJEL

PRORAČUN GLAVNOG KROVNOG NOSAČA

Riješeni zadaci: Limes funkcije. Neprekidnost

Strukture podataka i algoritmi 1. kolokvij 16. studenog Zadatak 1

FTN Novi Sad Katedra za motore i vozila. Teorija kretanja drumskih vozila Vučno-dinamičke performanse vozila: MAKSIMALNA BRZINA

DISKRETNA MATEMATIKA - PREDAVANJE 7 - Jovanka Pantović

RIJEŠENI ZADACI I TEORIJA IZ

1 Promjena baze vektora

Elementi spektralne teorije matrica

Zadaci sa prethodnih prijemnih ispita iz matematike na Beogradskom univerzitetu

Otpornost R u kolu naizmjenične struje

π π ELEKTROTEHNIČKI ODJEL i) f (x) = x 3 x 2 x + 1, a = 1, b = 1;

radni nerecenzirani materijal za predavanja

XI dvoqas veжbi dr Vladimir Balti. 4. Stabla

Prostorni spojeni sistemi

7 Algebarske jednadžbe

Veleučilište u Rijeci Stručni studij sigurnosti na radu Akad. god. 2011/2012. Matematika. Monotonost i ekstremi. Katica Jurasić. Rijeka, 2011.

Operacije s matricama

Matematička analiza 1 dodatni zadaci

Računarska grafika. Rasterizacija linije

OM2 V3 Ime i prezime: Index br: I SAVIJANJE SILAMA TANKOZIDNIH ŠTAPOVA

BIPOLARNI TRANZISTOR Auditorne vježbe

Konstruisanje. Dobro došli na... SREDNJA MAŠINSKA ŠKOLA NOVI SAD DEPARTMAN ZA PROJEKTOVANJE I KONSTRUISANJE

INTELIGENTNO UPRAVLJANJE

Zavrxni ispit iz Matematiqke analize 1

IZVODI ZADACI ( IV deo) Rešenje: Najpre ćemo logaritmovati ovu jednakost sa ln ( to beše prirodni logaritam za osnovu e) a zatim ćemo

SVEUČILIŠTE JOSIPA JURAJA STROSSMAYERA U OSIJEKU GRAĐEVINSKI FAKULTET OSIJEK ZAVRŠNI RAD

3. OSNOVNI POKAZATELJI TLA

IZRAČUNAVANJE POKAZATELJA NAČINA RADA NAČINA RADA (ISKORIŠĆENOSTI KAPACITETA, STEPENA OTVORENOSTI RADNIH MESTA I NIVOA ORGANIZOVANOSTI)

Trigonometrija 2. Adicijske formule. Formule dvostrukog kuta Formule polovičnog kuta Pretvaranje sume(razlike u produkt i obrnuto

Ispit održan dana i tačka A ( 3,3, 4 ) x x + 1

2.7 Primjene odredenih integrala

MATEMATIKA Pokažite da za konjugiranje (a + bi = a bi) vrijedi. a) z=z b) z 1 z 2 = z 1 z 2 c) z 1 ± z 2 = z 1 ± z 2 d) z z= z 2

PRAVA. Prava je u prostoru određena jednom svojom tačkom i vektorom paralelnim sa tom pravom ( vektor paralelnosti).

PROSTA GREDA (PROSTO OSLONJENA GREDA)

Linearna algebra 2 prvi kolokvij,

Novi Sad god Broj 1 / 06 Veljko Milković Bulevar cara Lazara 56 Novi Sad. Izveštaj o merenju

PREDNAPETI BETON Primjer nadvožnjaka preko autoceste

KONVEKSNI SKUPOVI. Definicije: potprostor, afin skup, konveksan skup, konveksan konus. 1/5. Back FullScr

M086 LA 1 M106 GRP. Tema: Baza vektorskog prostora. Koordinatni sustav. Norma. CSB nejednakost

Kontrolni zadatak (Tačka, prava, ravan, diedar, poliedar, ortogonalna projekcija), grupa A

Dijagrami: Greda i konzola. Prosta greda. II. Dijagrami unutarnjih sila. 2. Popre nih sila TZ 3. Momenata savijanja My. 1. Uzdužnih sila N. 11.

MATEMATIKA 2. Grupa 1 Rexea zadataka. Prvi pismeni kolokvijum, Dragan ori

Osnovni primer. (Z, +,,, 0, 1) je komutativan prsten sa jedinicom: množenje je distributivno prema sabiranju

Prikaz sustava u prostoru stanja

Periodičke izmjenične veličine

PARCIJALNI IZVODI I DIFERENCIJALI. Sama definicija parcijalnog izvoda i diferencijala je malo teža, mi se njome ovde nećemo baviti a vi ćete je,

Ĉetverokut - DOMAĆA ZADAĆA. Nakon odgledanih videa trebali biste biti u stanju samostalno riješiti sljedeće zadatke.

PT ISPITIVANJE PENETRANTIMA

a M a A. Može se pokazati da je supremum (ako postoji) jedinstven pa uvodimo oznaku sup A.

Mate Vijuga: Rijeseni zadaci iz matematike za srednju skolu

Gauss, Stokes, Maxwell. Vektorski identiteti ( ),

BETONSKE KONSTRUKCIJE 2

SISTEMI NELINEARNIH JEDNAČINA

Računarska grafika. Rasterizacija linije

Linearna algebra 2 prvi kolokvij,

2. Ako je funkcija f(x) parna onda se Fourierov red funkcije f(x) reducira na Fourierov kosinusni red. f(x) cos

Vježba: Uklanjanje organskih bojila iz otpadne vode koagulacijom/flokulacijom

2. KOLOKVIJ IZ MATEMATIKE 1

4.7. Zadaci Formalizam diferenciranja (teorija na stranama ) 343. Znajući izvod funkcije x arctg x, odrediti izvod funkcije x arcctg x.

Pošto pretvaramo iz veće u manju mjernu jedinicu broj 2.5 množimo s 1000,

II. ODREĐIVANJE POLOŽAJA TEŽIŠTA

Kaskadna kompenzacija SAU

Iskazna logika 3. Matematička logika u računarstvu. novembar 2012

Transcript:

Fakultet elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje DIPLOMSKI RAD Eksperimentalna i numerička analiza slobodnih vibracija grede Darko Dragojević Split, siječanj 2010.

PREGLED PREZENTACIJE Uvod Analitičko određivanje slobodnih vibracija konzolne grede Određivanje slobodnih vibracija konzolne grede metodom konačnih elemenata Eksperimentalno određivanje slobodnih vibracija konzolne grede Usporedba rezultata Zaključak

1. Uvod Gibanja koja se tijekom vremena uzastopno ponavljaju sa određenom frekvencijom nazivaju se vibracijama. Osnovni vibracijski sustav se sastoji od mase, opruge i prigušenja.

Forme vibriranja su prirodni način vibriranja slobodnog sustava pripadnom kružnom frekvencijom. Sustav od n stupnjeva slobode ima n formi vibriranja. Svaka analiza vibracija u sebi uključuje određivanje vlastitih frekvencija i formi vibriranja ispitivanog sustava. One se mogu odrediti analitički, numerički ili eksperimentalno. U ovom radu vibracijska analiza se radi na primjeru konzolne grede.

2. Analitičko određivanje slobodnih vibracija konzolne grede Pri analizi slobodnih vibracija, greda se opisuje kao raspodijeljeni sustav. Pretpostavke pri analizi modela grede: 1. Vrijede sve pretpostavke o deformiranju i raspodjeli naprezanja iz nauke o čvrstoći. 2. Deformacije zbog savijanja su puno veće nego deformacije uzrokovane smicanjem. 3. Rotacijska inercija diferencijalnog elementa je zanemariva prema translacijskoj inerciji (mora biti L>10h).

Analiza sila u poprečnom presjeku grede

Nakon što se primijene uvjeti ravnoteže na diferencijalni element grede te ispune sve pretpostavke dobije se jednadžba vibracija grede: 4 u x, t u f x, t EI 4 x Analiziraju se samo slobodne vibracije i zato je sila uzbude f (x,t) jednaka nuli. Kada se riješi gornja diferencijalna jednadžba dobije se izraz (1) koji opisuje pomake grede pri slobodnim vibracijama : φ x b1 cos x b2 sin x b3 cosh x b4 sinh x 2 4 gdje je ω- vlastita frekvencija [rad/s] EI ρ- specifična masa grede [kg/m]

Primjena izraza (1) na konzolnu gredu x Rubni uvjeti za konzolnu gredu: l 1. u 0, t φ 0 0 - pomak na mjestu x=0 u 0, t φ 0 2. 0 - nagib na mjestu x=0 x x u l, t φ 2 2 3. EI 0 - moment savijanja na mjestu x=l x x 2 2 u l, t φ 3 3 l 4. EI 0 - poprečna sila na mjestu x=l x x 3 3 l

Ako se izraz (1) derivira odgovarajući broj puta, a zatim se uvrste gornji rubni uvjeti i iskoristi da je cos(0)=1, sin(0)=0, cosh(0)=1, sinh(0)=0 dobije se sustav homogenih jednadžbi: cos l cosh l sin l sinh l b 0 sin l sinh l cos l cosh l b 1 2 0 Gornji sustav ima trivijalno rješenje kada je matrica sustava nesingularna i netrivijalno rješenje kada je matrica sustava singularna. Matrica sustava je singularna kada je determinanta jednaka 0. cos l cosh l sin l sinh l sin l sinh l cos l cosh l 0

Kada se gornji izraz (determinanta) sredi dobije se transcendentna jednadžba cos l cosh l 1 0 Vrijednosti koje zadovoljavaju ovu jednadžbu (nul-točke) mogu se dobiti iz grafa funkcije koji se nacrta pomoću MATLAB-a

odakle su vlastite kružne frekvencije : n l n 2 EI [rad/s] i forme vibriranja konzolne grede: cos nl cosh nl φn x b1 cos nx cosh nx sin nx sinh nx sin l sinh l n n

h=0,01 m Primjer analitičkog određivanja vlastitih frekvencija i formi vibriranja Geometrijske karakteristike konzolne grede: x y z l=1,2 m b=0,06 m Materijal: homogeni i izotropni čelik ( E= 210 GPa, ν=0,3, ρ č =7800 kg/m 3 ) Specifična masa po jedinici duljine ρ=4.8 kg/m

Forme vibriranja se dobiju u MATLAB-u

0,01 3. Određivanje slobodnih vibracija konzolne grede metodom konačnih elemenata Koriste se gredni, ravninski, pločasti i prostorni konačni elementi Analiza je rađena u programu "ADINA 8.3 Skica konzolne grede: B L=1,2 m 0.06 m Materijal: ( E= 210 GPa, ν=0,3, ρ č =7800 kg/m 3 )

MODEL 1 (gredni elementi) Broj čvorova: 41 Broj konačnih elemenata: 40 Tip konačnog elementa: gredni, linijski konačni element sa 2 čvora Dozvoljeni pomaci u smjeru koordinatnih osi: z Dozvoljeni zakreti oko koordinatnih osi: y

MODEL 2 (2D SOLID elementi) Broj čvorova: 243 Broj konačnih elemenata: 40 Tip konačnog elementa: SOLID 2D, četvrtasti konačni element sa 9 čvorova Dozvoljeni pomaci u smjeru koordinatnih osi: y i z

MODEL 3 (pločasti elementi) Broj čvorova: 123 Broj konačnih elemenata: 160 Tip konačnog elementa: pločasti konačni element sa 3 čvora Dozvoljeni pomaci u smjeru koordinatnih osi: x, z Dozvoljeni zakreti oko koordinatnih osi: x, y

MODEL 4 ( 3D SOLID ) Broj čvorova: 1215 Broj konačnih elemenata: 80 Tip konačnog elementa: 3D SOLID, prizmatični konačni element sa 27 čvorova Dozvoljeni pomaci u smjeru koordinatnih osi: x, y i z

101.72 763 mm 5.4 4. Eksperimentalno određivanje slobodnih vibracija konzolne grede Mjerenja vibracija konzolne grede su provedena u Laboratoriju za vibracije FESB-a. Dimenzije čelične grede i razmaci između čvorova su dani na slici : 13 11 9 7 5 25.7 3 1

Oprema za mjerenje vibracija Obrada rezultata mjerenja je izvršena u programu ME' Scope VES.

Mjerenje slobodnih vibracija konzolne grede na suho

Grafički prikaz ekperimentalno određenih formi vibriranja konzolne grede na suho

Mjerenje slobodnih vibracija konzolne grede uronjene u vodu Mjerenje se izvodi na potpuno isti način, samo što je sada konzolna greda uronjena u vodu 152 mm. Voda se nalazi u staklenoj posudi da bi kroz stijenke posude mogla proći laserska zraka i izmjeriti brzinu točke 1.

Grafički prikaz ekperimentalno određenih formi vibriranja konzolne grede u vodi

5. Usporedba rezultata Usporedba formi vibriranja različitih modela Kao referentno rješenje za određivanje najboljeg numeričkog modela uzeto je analitičko rješenje. Forme vibriranja su uspoređivane pomoću MAC-a (Modal Assurance Criterion). MAC A, X T 2 X A T T X X A A A i X su vektori formi vibriranja

Kako su forme vibriranja svojstveni vektori morala bi vrijednost MAC-a za dvije iste forme dobivene analitički i numerički biti približno 1.0, za dvije različite treba biti oko 0.0 Prema ovom kriteriju (MAC-u) najbolje su se poklopile forme vibriranja numeričkog modela napravljenog od grednih elemenata sa analitički dobivenim formama.

Usporedba vrijednosti vlastitih frekvencija za različite modele Vrijednosti vlastitih frekvencija

Odstupanja vlastitih frekvencija različitih modela od analitički dobivenih vrijenosti

Usporedba vlastitih frekvencija konzolne grede dobivenih na suho i kada je greda uronjena u vodu Zbog utjecaja vode smanje se vrijednosti vlastitih frekvencija sa kojima greda vibrira

Usporedba eksperimentalnih i numeričkih (gredni konačni element) rezultata iste grede sa analitičkim rješenjem Usporedba vlastitih frekvencija

MAC-ovi

6. Zaključak U ovom radu su prikazane metode određivanja vlastitih frekvencija i formi vibriranja kontinuranog sustava pri slobodnim vibracijama. Kao primjer je uzeta konzolna greda. Pokazan je primjer mjerenja vlastitih frekvencija i formi vibriranja grede uronjenu u vodu i bez vode. Pokazalo se da su te vrijednosti nešto niže kada je greda uronjena u vodu. Pri numeričkoj analizi vibracija grede najpraktičnijim se pokazao gredni konačni element. Kod usporedbi rezultata dobivenih mjerenjem i numerički sa analitičkim vrijednostima dobilo se da numerički rezultati manje odstupaju od eksperimentalnih rezultata.