Yapıların deneysel ve operasyonel modal analizleri için sayısal sinyal işleme, dinamik karakteristik belirleme ve sonlu eleman model iyileştirme yazılımları: Signalcad-Modalcad-Femup

Abstract

Bu çalışmada, yapı sistemlerinin zorlanmış ve çevresel titreşim deneylerinden toplanan sinyal kayıtları analiz edilerek, yapıların göstermiş oldukları dinamik davranışın belirlenmesi ve bu davranış referans kabul edilerek yapıya ait teorik modellerin optimum seviyede iyileştirilmesi amacıyla bilgisayar programlarının geliştirilmesi ve bu programların laboratuar modeli üzerinde uygulamalarının yapılması amaçlanmaktadır. Deney aşaması tamamlandıktan sonra yapılması gereken sayısal sinyal işleme, modal parametrelerin belirlenmesi ve sonlu eleman modellerinin iyileştirilmeleri konusunda MATLAB platformunda grafik kullanıcı arayüzüne sahip bilgisayar programları geliştirilmiştir. Sayısal sinyal işleme konusunda geliştirilen programa SignalCAD, modal parametrelerin belirlenmesi konusunda geliştirilen programa ModalCAD ve sonlu eleman model iyileştirilmesi konusunda geliştirilen programa da FemUP adı verilmiştir. Programların geliştirilmesi aşamasında literatürde yaygın olarak kullanılan pek çok algoritma kodlanarak sisteme fonksiyonel yapıda dahil edilmiş, böylelikle bu algoritmaların arasındaki farklılıkların analiz edilebilmesi imkanı sağlanmıştır.Bu çalışma dört ana bölümden oluşmaktadır. İlk bölüm, konu ile ilgili yapılan literatür araştırmasını ve deneysel modal analizin aşamalarını oluşturan sayısal sinyal işleme, dinamik karakteristik belirleme ve sonlu eleman model iyileştirme işlemlerinde kullanılan optimizasyon algoritması ile ilgili teorik formülasyonları içermektedir. İkinci bölümde, laboratuar modeli üzerinde uygulanan deneysel ölçümler hakkında bilgiler verilmekte, bu ölçüm sonuçlarının geliştirilmiş olan bilgisayar programları ile analiz işlemleri açıklanmakta ve elde edilen sonuçların ticari programlar kullanılarak bulunan sonuçlar ile karşılaştırmaları yapılmaktadır. Üçüncü bölümde laboratuar modelinden alınan ölçüm verilerinin geliştirilen bilgisayar programları ile yapılan analizlerinden elde edilen sonuçlar karşılaştırmalı olarak irdelenmektedir. Çalışmanın son bölümünde elde edilen sonuçlar ayrıntılı olarak değerlendirilerek, bundan sonra yapılması düşünülen çalışmalar için öneriler sunulmaktadır. In this study, it is aimed to develop computer programs for the purpose of determining the dynamic behavior of structural systems by analyzing signal records collected from forced and ambient vibration tests and updating the theoretical models by assuming this behavior as reference and to perform applications of these programs on laboratory model. Computer programs with graphical user interfaces about digital signal processing, modal parameter estimation and finite element model updating required after experimental procedure have been developed in MATLAB. The software developed for digital signal processing is called as SignalCAD, the software developed for modal parameter estimation is called as ModalCAD and the software developed for finite element model updating is called as FemUP. Most of the algorithms in the literature have been implemented and included into the system in a functional structure and the opportunity to compare these algorithms has been provided.This study consists of four main chapters. The first chapter includes literature investigations and theoretical formulations about digital signal processing, dynamic characteristic identification and optimization algorithm used in finite element model updating. In the second chapter, information about experimental measurements performed on laboratory model is given, analysis procedures of these measurement results by using developed computer programs are explained and obtained results are compared with those of commercial programs. In the third section, the results obtained from the analyses of measurement data of laboratory model by using developed computer programs are investigated as comparative.In the last chapter, the results obtained from the study are evaluated in detail, and the recommendations proposed for future researches are presented.