Experimental and Numerical Vibration Analysis of a Flexible Beam with Complex Cross- Section Under Different Payloads

Abstract

Farklı Taşıma Yükleri Altında Kompleks Kesitli Esnek Bir Kirişin Deneysel ve Nümerik Titreşim Analizi

Abstract

Bu çalışmada, kompleks kesitli ankastre bir kirişin titreşim analizi deneysel ve nümerik olarak incelenmiştir. Kompleks kesitli kiriş olarak 20 x 20 mm Aluminyum Sigma profil kullanılmıştır. İncelenen kirişin farklı konumlarına uygulanan taşıma yüklerinin kirişin doğal frekanslarına olan etkileri titreşim analizi ile elde edilmiştir. İncelen sistemin deneysel titreşim cevabını elde etmek için bir çekiç yardımıyla kiriş uyarılmıştır. Kirişin uç noktasından ivmemetre sensörü ve lazer deplasman sensörü ile anlık ivme ve konum değerleri kaydedilmiştir. Elde edilen titreşim cevapları Matlab programında yazılan sinyal işleme programı ile filtrelenmiş ve frekans spektrumları elde edilmiştir. İncelenen ankastre kiriş Euler-Bernoulli kiriş teorisine göre sonlu elemanlar yöntemi ile modellenmiştir. Analizlerde kirişin bir ucu ankastre ve taşıma yükü eklenen diğer ucu serbest olarak kabul edilmiştir. Kirişe monte edilen taşıma yükünün konumu değiştirilerek titreşim cevabına ve doğal frekanslara olan etkileri deneysel ve nümerik olarak incelenmiştir. Taşıma yükü konumu kök kısma doğru yaklaştıkça yapının doğal frekanslarının arttığı, serbest uca doğru yaklaştıkça doğal frekansların düştüğü görülmüştür. Analizlerden elde edilen deneysel ve simülasyon sonuçlarının birbiri ile uyum içinde olduğu görülmüştür.

Keywords

• deneysel titreşim analizi
• nümerik analiz
• sonlu elemanlar metodu
• esnek kiriş
• doğal frekans

References

1. [1] Dive, V., Bhosale, M., Chavan, V., & Durugkar, N. (2017). Analysis of Natural Frequencies of Cantilever Beam Using Ansys. Int. Res. J. Eng. Technol, 4(5), 2724-2728.
2. [2] Nirmall, T., & Vimala, S. (2016). Free vibration analysis of cantilever beam of different materials. International Journal of Applied Engineering Research, 5(4), 612-615.
3. [3] Weaver, J.R., Timoshenko, S.P., Young D.H., 1990, “Vibration Problems in Engineering”, Van Nostrand Company, New York, 324-365.
4. [4] Wu, J.S., Chou, H.M., 1999, “A new approach for determining the natural frequencies and mode shapes of a uniform beam carryingg any number of sprung masses”, Journal of Sound and Vibration, 220 (3), 451-468.
5. [5] Yesilce, Y., Demirdag, O., 2008, “Effect of axial force on free vibration of Timoshenko multi-span beam carrying multiple spring-mass systems”, International Journal of Mechanical Sciences, 50 (6),995-1003
6. [6] Lin, H.Y., 2009, “On the natural frequencies and mode shapes of a multi-span Timoshenko beam carrying a number of various concentrated elements”, Journal of Sound and Vibration, 319, 593-605
7. [7] Daş, T , Yılmaz, A . (2018). Çatlaklı dairesel eğri kompozit kirişlerin titreşim analizleri. Gazi Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 33 (3), 783-792. DOI: 10.17341/gazimmfd.416380