Ayarlı kütle sönümleyicilerin dar bant gelişigüzel titreşim zorlamasına cevabının incelenmesi
An investigation of tuned mass dampers forced by narrow band random inputs
Yazar: ERGİN ÖZTAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. TUNCAY KARAÇAY
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Ayarlı kütle sönümleyici (AKS) mekanik sistemlere veya yapılara etkileyen titreşim zorlamalarının etkisini azaltmak için kullanılan mekanik bir sistemdir. Sistemler üzerine etkiyen zorlamalar genellikle gelişigüzel girişler olmasına karşın işlemleri basitleştirmek ve cebirsel olarak gerçekleştirebilmek için AKS tasarım ve en iyileme çalışmalarında giriş harmonik ya da gelişigüzel beyaz gürültü şeklinde kabul edilmektedir. Bu durumda AKS sistemleri yeterince hassas ayarlanmış olmamakta ya da bu sistemler ile ulaşılabilecek sönümleme kapasitesi tam olarak kullanılamamaktadır. Bu çalışmada sistem üzerine etki eden zorlama için en uygun tasarlanmış AKS'ye ulaşmak için titreşim girişleri dar bant gelişigüzel titreşim olarak ele alınarak en iyileme çalışmaları yapılmıştır. Bu kapsamda öncelikle üzerine sönümlü AKS tespit edilmiş olan bir serbestlik dereceli sönümlü bir sistem için frekans cevap varyans integralini giriş tipi ayırt etmeksizin sayısal olarak çözebilecek bir metot geliştirilmiştir. Böylelikle gelişigüzel girişlerin spektrumunun belli bir cebirsel ifadeyle tanımlanabilen ya da direkt ölçüm verilerinden elde edilen spektrumunu sisteme giriş olarak uygulayabilme ve bu giriş için en iyi parametreleri belirleyebilme olanağı elde edilmiştir. Daha sonra çeşitli dar bant gelişigüzel giriş spektrumları için en iyilemeler yapılmış ve giriş spektrumunun bant genişliği ve merkez frekansı ile en iyi AKS parametrelerinin değişimi incelenmiştir. Ayrıca önceden tanımlanmış gelişigüzel bir girdi için çözüm geliştirmek üzere bir deprem spektrum modeli olan Kanai-Tajimi spektrumu ve ölçüm verilerine dayalı gerçek bir spektrum da sisteme giriş olarak uygulanmış ve en iyi AKS parametreleri elde edilmiştir. Sisteme uygulanan farklı girişler karşısında AKS`nin tasarım parametreleri ve performansı, varyans oranı ve sistemin frekans cevap fonksiyonu üzerinden değerlendirilmiştir.

Abstract:
Tuned mass damper (TMD) is a mechanical device that is used to reduce effect of vibration inputs acting on mechanical systems or structures. Although vibration inputs acting on systems are usually random in nature, they are considered as harmonic or in the form of white noise to simplify optimization steps in the design of TMDs. In such a case, the TMD cannot tuned accurately enough to damp vibrations, and design goals cannot be achieved due to low capacity usage. In this study a method is proposed to tune-up TMDs in a mechanical system excited by narrow band random inputs. Within this context first, a method is developed to solve numerically the variance integral of the frequency response of a SDOF damped system with damped TMD irrespective of the type of input. Thus, the method allows application of random excitations with colored spectra which can be modelled by an algebraic expression or obtained from measured data directly as an input and determining the optimum parameters for the related input. Then TMD is optimized for various spectrums of narrow band random inputs with different bandwidth and central frequencies. In order to develop a solution for a predefined random excitation, the Kanai-Tajimi spectrum, which is a seismic spectrum model, and a real spectrum model, which is obtained from vibration measurements, are applied as input to the system and the optimum TMD parameters are also obtained. The performance of the TMD is evaluated using minimum variance ratio and frequency response function curve of the system which is under the influence of different narrow band excitations.