Çelik çerçeve sistemlerin dinamik karakteristiklerinin deneysel modal analiz yöntemiyle belirlenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında, çelik çerçeve sistemlerin dinamik karakteristikleri olarak adlandırılan doğal frekansları, mod şekilleri ve sönüm oranlarının deneysel modal analiz (modal testing) yöntemiyle belirlenmesi amaçlanmaktadır. Deneysel modal analiz yönteminde yapıya uygulanan etki ve yapının bu etkiye göstermiş olduğu tepki ölçülerek, etki ve tepki fonksiyonları arasında frekans davranış fonksiyonu olarak adlandırılan bir transfer fonksiyonu tanımlanmakta ve bu transfer fonksiyonu kullanılarak yapıya ait dinamik karakteristikler belirlenmektedir. Bu tez çalışması beş bölümden oluşmaktadır. Birinci bölümde, deneysel modal analiz yöntemi hakkında genel bilgi verildikten sonra yöntemin uygulama alanlarından ve bu konuda daha önce yapılan bazı çalışmalardan bahsedilmektedir. Daha sonra deneysel modal analiz yönteminin formülasyonu ve frekans davranış fonksiyonlarının özellikleri anlatılmaktadır. Bu bölümde, son olarak yöntemin uygulamasına yönelik kullanılan ölçüm düzenekleri ve ölçümler sonucunda modal parametrelerin elde edilme yöntemleri ayrıntılı olarak anlatılmaktadır. İkinci bölümde, deneysel ve teorik modal analiz yöntemlerinin uygulamaları hakkında kısaca bilgi verildikten sonra, oluşturulan modeller tanıtılmakta, modellere ait malzeme özellikleri ve sınır şartlan verilmektedir. Üçüncü bölümde, oluşturulan modellerin deneysel modal analizleri sonucunda elde edilen frekans davranış fonksiyonları, uygunluk fonksiyonları ve modal parametreleri verilmektedir. Ayrıca, modellerin teorik analizleri sonucunda hesaplanan dinamik karakteristikleri ile deneysel ve teorik analiz sonuçlarının karşılaştırılması verilmektedir. Dördüncü bölümde, ölçümler sırasında dikkat edilmesi gereken hususlar ile deneysel ve teorik analizler sonucunda elde edilen verilerin değerlendirilmesiyle ortaya çıkan sonuçlar ve öneriler sunulmaktadır. Beşinci bölümde ise, çalışmanın hazırlanmasında yararlanılan kaynaklar verilmektedir. Çalışma sonucunda; oluşturulan modeller üzerinde deneysel modal analiz yöntemiyle gerçekleştirilen ölçümlerden ve aynı modellerin teorik modal analizlerinden, yapılara ait dinamik karakteristiklerin birbirine oldukça yakın olarak elde edildiği görülmüştür.

In this thesis, natural frequencies, mode shapes and damping ratios called dynamic characteristics of structures are determined by using experimental modal analysis (modal testing) method. In the experimental modal analysis method, the impact applied to the structure and the response form the structure are measured simultaneously and then transfer function called frequency response function between the impact and response functions is calculated. After that modal parameters belong to the structure are determined by using this transfer function. This thesis consists of five chapters. In the first chapter, firstly general information about experimental modal analysis, the application areas of this method and literature survey are presented. After that, formulations of experimental and numerical modal analysis methods and properties of frequency response function are given. Finally, test equipments used in the experimental modal analysis measurements and modal parameter estimation methods are introduced in detail. In the second chapter, general information about application of experimental and numerical modal analysis methods are presented. After that, selected models and material properties and boundary conditions of models are described. In the third chapter, frequency response functions, coherence functions and modal parameter of each model determined by experimental modal analysis of the models and dynamic characteristics of the models determined by theoretical modal analysis are given. In addition, comparisons of experimental and theoretical modal analysis results are done. In the fourth chapter, conclusions and recommendations obtained from the experimental and theoretical modal analyses are given. In the fifth chapter, the references used in this thesis are presented. In conclusion of this study, it is seen that dynamic characteristics obtained from experimental and theoretical modal analyses are close to each other.