İstatistiksel enerji analizi ve yapı dinamiğindeki uygulamaları

Abstract

Ürün tasarımıyla uğraşan mühendislerin, ortaya çıkacak ürün hakkında titreşim ve akustik açıdan detaylı bilgiye sahip olmaları gerekmektedir. Bu gibi durumlarda, titreşim ve gürültü problemlerinin belirlenmesi, iyileştirme çalışmalarının etkili olması açısından gereklidir. Bu da, birçok alt sisteme sahip olan kompleks sistemlerin gürültü ve titreşim özelliklerinin doğru bir şekilde tahmin edilmesini gerektirir. İlk birkaç rezonans frekansının üstündeki frekans bölgelerinde, birçok sonlu elemana gerek duyan klasik sayısal metotların kullanılması ya imkansızdır ya da çok zordur. Genellikle, çeşitli frekans bantlarında ortalama titreşim ve/veya gürültü seviyelerinin tahmin edilmesi gerekir. Bundan dolayı, tek frekansta yapılan tahminler, ilgilenilen frekans aralığını tam olarak tanımlayabilmek için, bir çok defa tekrarlanmalıdır. Günümüzde yapıların titreşim ve akustik davranışlarının belirlenmesinde birçok yöntem vardır. Ancak bunların çoğu alçak frekans bölgelerinde doğru sonuçlar verirken yüksek frekans bölgelerinde yetersiz kalmaktadır. Bu nedenle bu tip problemlerin çözümünde, 1960'h yıllarda ortaya çıkartılmış, ancak yoğun hesap gerektirdiği için son yıllara kadar kullanılmasmda güçlüklerle karşılaşılan "İstatistiksel Enerji Analizi" kullanılmaya başlanmıştır. Son yıllarda, deneysel İEA yapıların vibro-akustik davranışlarını belirlemede çok büyük önem kazanmıştır. İstatistiksel Enerji Analizi, enerji akış ilişkilerini kullanarak kompleks bir yapının dinamik özelliklerinin, titreşim/akustik davranışını yüksek frekans bölgelerinde belirlemeye yarayan teorik / hesaplamalı / deneysel bir yöntemdir. Yöntem, çok genel olarak yapıyı alt sistemlere ayırma işlemidir ve bu alt sistemlerin birbirleri ile olan güç ve enerji akışı ilişkilerine dayanır. Bu çalışmada, İEA yöntemi hakkında ayrıntılı bilgi verilmiştir. Çalışma sırasında metodun tarihi, kullanım amacı, avantajları, dezavantajları, metodun uygulanış tarzı açıklanmıştır. 5. bölümde bu bilgiler, 500 x 1000 x 750 mm boyutlarında çelik bir konstrüksiyonu dört alt sisteme ayırarak güç giriş metodu kullanılarak uygulanmıştır. Deney sisteminin bir alt sisteminden güç girişi yapılmış, hız değerleri dört alt sistemin rasgele noktalarından ölçülmüştür. Daha sonra aynı işlem diğer alt sistemlerden güç girişi yapılması suretiyle tekrarlanmıştır. Alt sistemlere uygulanan güç ise, sarsıcının ucundaki kuvvet ölçerin tam zıt noktasına bir ivme ölçer yerleştirilerek hesaplanmıştır. Bu çalışmadan ortaya çıkan sonuçlar yine aynı bölümde verilmiştir.Designers are often required to have detailed information about the vibrational and acoustic behaviours of the product that is going to be produced. In such cases, noise problems need to be identified early in the design stage in order to be able to effectively integrate treatments. This requires the capability to accurately predict vibration and noise properties of the complex systems that have lots of subsystems At frequencies above the first few frequencies of resonance of the system, it is difficult, if not impossible, to use classical numerical methods which require large numbers of finite elements. Often it is necessary to predict the average vibration and/or noise levels in various frequency bands. Thus, predictions that are made at vsingle frequencies need to be done repeatedly to cover the range of frequency bands of interest. Although there are a lot of methods are present to determine the vibrational and acoustic responses of systems in today's world, little of them can give correct results especially in high frequency levels. For this reason, in solution of such problems, SEA is used. Although the earliest work in the development of SEA was held in 1960's, this method has not been used as it requires lots of calculations. Over the last years, SEA has become an effective predictive tool for investigating the vibro-acustic behaviour of the structures. SEA is a theoretical / calculable / experimental method that is used to determine dynamic behaviour and the vibrational and acoustic responses of a complex system at high frequency levels using the energy flow relations. This method generally can be defined as separating the complex system to subsystems. It stands on the power and energy flow relations. In this study, some detailed information about SEA is given. During this study, the history of the method, the aims of using it, advantages, disadvantages, the application methods are explained. In chapter 5 this information is applied to a steel construction having 500 X 1000 X 750 mm dimensions. This construction is separated into four subsystems. Power injection method is used. Power is injected from one subsystem and the velocity values of all the four subsystems are measured. This procedure is followed for all four subsystems. The power injected is measured by placing the transducer on the opposite side of the force transducer placed at the end of the shaker. The results obtained are given in the same chapter.