MAK585 Dinamik Sistemlerin Modellenmesi ve Simülasyonu

Benzer belgeler
1.1 Yapı Dinamiğine Giriş

MAK585 Dinamik Sistemlerin Modellenmesi ve Simülasyonu

DENEY 7 ELASTİK YAY AMAÇ: TEORİ:

Harita Projeksiyonları

DAİRESEL KESİTLİ TELDEN SOĞUK OLARAK SARILAN BASMA YAYLARININ HESABI

MECHANICS OF MATERIALS. Burulma. Fatih Alibeyoğlu. Third Edition CHAPTER. Ferdinand P. Beer E. Russell Johnston, Jr. John T.

KUVVET VE ÖZELLiKLERi BÖLÜM 2

BĐSĐKLET FREN SĐSTEMĐNDE KABLO BAĞLANTI AÇISININ MEKANĐK VERĐME ETKĐSĐNĐN ĐNCELENMESĐ

Şaft: Şaft ve Mafsallar:

KAFES SİSTEMLER. Mühendislik Yapıları. birleştirilen doğrusal elemanlar) oluşurlar.

Bölüm 3. Tek Serbestlik Dereceli Sistemlerin Zorlanmamış Titreşimi

Termodinamiğin Temel Kavramları

KATEGORİSEL VERİ ANALİZİ (χ 2 testi)

KİNETİK ENERJİ, İŞ-İŞ ve ENERJİ PRENSİBİ


Basit Kafes Sistemler

Akışkanlar Mekaniği. Dr. Osman TURAN. Makine ve İmalat Mühendisliği.

BÖLÜM.7 İŞ VE ENERJİ

T.C. TURGUT ÖZAL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Vektör Uzayları ÜNİTE. Amaçlar. İçindekiler. Yazar Öğr.Grv.Dr.Nevin ORHUN

olup uygu kaması A formuna sahiptir. Müsaade edilen yüzey basıncı p em kasnak malzemesi GG ve mil malzemesi St 50 dir.

DÜZLEM AYNALAR ÇÖZÜMLER . 60 N N 45. N 75 N N I

Algoritmalara Giriş 6.046J/18.401J

YIĞMA TİPİ YAPILARIN DEPREM ETKİSİ ALTINDA ALETSEL VERİ ve HESAPLAMALARA GÖRE DEĞERLENDİRİLMESİ

Uluslararası beraberliği sağlamak ve birim kargaşasını önlemek amacıyla, fizikte birçok birim sistemi kullanılmaktadır.

SORULAR VE ÇÖZÜMLER Adı- Soyadı : Fakülte No :

MAK 305 MAKİNE ELEMANLARI-1

MAKİNA ELEMANLARI PROBLEMLERİ

Burulma (Torsion) Amaçlar

YAPI SĠSTEMLERĠNDE ÖZDEĞER PROBLEMĠ ve ÇÖZÜM YÖNTEMLERĠ Adem UMUDUM Yüksek Lisans Tezi ĠnĢaat Mühendisliği Anabilim Dalı Yapı Bilim Dalı Doç. Dr.

t xlo ) boyutlarında bir alan yükü etkir (P k ). t xlo )+( 2 t xlo ) boyutlarında bir alan yükü etkir (P m ).

Cebir Notları. Bağıntı. 1. (9 x-3, 2) = (27, 3 y ) olduğuna göre x + y toplamı kaçtır? 2. (x 2 y 2, 2) = (8, x y) olduğuna göre x y çarpımı kaçtır?

OTOMATİK TRANSMİSYONLAR

DENEY NO: 9 ÜÇ EKSENLİ BASMA DAYANIMI DENEYİ (TRIAXIAL COMPRESSIVE STRENGTH TEST)

MAK585 Dinamik Sistemlerin Modellenmesi ve Simülasyonu

VECTOR MECHANICS FOR ENGINEERS: STATICS

FIZ Uygulama Vektörler

Mekanik. Mühendislik Matematik

Sistem Dinamiği. Bölüm 3- Rijit Gövdeli Mekanik Sistemlerin Modellenmesi. Doç.Dr. Erhan AKDOĞAN

II. Bölüm HİDROLİK SİSTEMLERİN TANITIMI

İYON DEĞİŞİMİ AMAÇ : TEORİK BİLGİLER :

Her derecede yönetici aslında karar (lar) veren ve bunları uygulayan/uygulatan kişidir. Karar vermek birden çok seçenekten birini uygulamak demektir.

Sistem Dinamiği. Bölüm 4-Mekanik Sistemlerde Yay ve Sönüm Elemanı. Doç.Dr. Erhan AKDOĞAN

Yarıiletkenler Diyotlar

Örnekler: Koltuk Modelleme (Model-Evren Çavuşoğlu)

STATİK - MUKAVEMET 12. HAFTA BURULMA L uzunluğunda R yarıçapında burulma çubuğu,

Adı- Soyadı: Fakülte No :

II- İŞÇİLERİN HAFTALIK KANUNİ ÇALIŞMA SÜRESİ VE FAZLA MESAİ ÜCRET ALACAKLARI

YAPISAL ANALİZ YRD.DOÇ.DR. KAMİLE TOSUN FELEKOĞLU

MEKANİK TİTREŞİMLER DERS NOTLARI

Taşıyıcı Sistem Elemanları

ÜN TE I NEWTON UN HAREKET KANUNLARI

Çok Katlı Yapılarda Perdeye Saplanan Kirişler

DENEY 2. Şekil 1. Çalışma bölümünün şematik olarak görünümü

ELEKTRONİK DEVRELERİ LABORATUVARI 1. DENEY

DERS 1. ki De i kenli Do rusal Denklem Sistemleri ve Matrisler

FİZİKÇİ. 2. Kütlesi 1000 kg olan bir araba 20 m/sn hızla gidiyor ve 10 m bir uçurumdan aşağı düşüyor.

Elektrik Motorları ile Tahrik Edilen Pistonlu Kompresörlerde Çalışma Karakteristikleri

Çukurova Üniversitesi Biyomedikal Mühendisliği

DİNAMİK. Ders_10. Doç.Dr. İbrahim Serkan MISIR DEÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü. Ders notları için: GÜZ

MALZEME BİLGİSİ. Atomlar Arası Bağlar

7. SINIF ÖĞRETİM PROGRAMI

Hesapların yapılması;modül,mil çapı,rulman,feder ve yağ miktarı gibi değerlerin seçilmesi isteniyor.

Ek 1. Fen Maddelerini Anlama Testi (FEMAT) Sevgili öğrenciler,

Fizik 101: Ders 18 Ajanda

8. Hafta. Kirişlerin Kesme Kuvveti ve Eğilme E. Kiri. görece. beam) Nedir?; MUKAVEMET I : I : MUKAVEMET I MUKAVEMET I : 09/10 5.H. (kalınlıkxgenişlik)

Işık hızının ölçümü

MAK 308 MAKİNA DİNAMİĞİ Bahar Dr. Nurdan Bilgin

MODEL SORU - 1 DEKİ SORULARIN ÇÖZÜMLERİ MODEL SORU - 2 DEKİ SORULARIN ÇÖZÜMLERİ

Mühendislik Mekaniği Dinamik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Makine Elemanları I Prof. Dr. İrfan KAYMAZ. Temel bilgiler-flipped Classroom Bağlama Elemanları

SOLIDWORKS SIMILATION İLE TASARIM ÇALIŞMASI (DESIGN STUDY) OLUŞTURMA

[ 1 i 6 2i. [ a b. Örnek...3 : Örnek...4 : Örnek...5 : Örnek...6 : i sanal sayı birimi olmak üzere, i. Örnek...1 : =?

Model Yapım Teknikleri (MMR106) Ders Detayları

Alıştırma Toleransı -TERMİNOLOJİ

YAPI ve DEPREM MÜHENDİSLİĞİNDE MATRİS YÖNTEMLER. Prof. Dr. Hikmet Hüseyin ÇATAL. Prof. Dr. Hikmet Hüseyin ÇATAL. (III. Baskı)

Fizik 101-Fizik I Katı Bir Cismin Sabit Bir Eksen Etrafında Dönmesi

4.2. SAYISAL MANTIK SEVİYELERİ VE DALGA FORMLARI

UZUN ENERJİ NAKİL HATLARI İLE ENERJİ İLETİMİNİN ZORLUKLARI ve SİSTEM GÜVENİLİRLİĞNİ ARTIRMAK İÇİN ALINAN ÖNLEMLER Türkiye de elektrik enerjisinin

1.1 Yapı Dinamiğine Giriş

Atom. Atom elektronlu Na. 29 elektronlu Cu

Mukavemet I Dersinde Çözülecek Problemler

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü-Fizik Bölümü

Fizik 101-Fizik I Dönme Hareketinin Dinamiği

Fizik 101-Fizik I

Fiz Ders 10 Katı Cismin Sabit Bir Eksen Etrafında Dönmesi

KKKKK VERİLER. Yer çekimi ivmesi : g=10 m/s 2. Metrik Ön Takılar sin 45 = cos 45 = 0,7

ASENKRON (İNDÜKSİYON)

Fizik 101: Ders 17 Ajanda

Fizik ve Ölçme. Fizik deneysel gözlemler ve nicel ölçümlere dayanır

STATİK - MUKAVEMET 2. Rijit cisimler, Moment, Kuvvet Çifti, Eşdeğer Kuvvet Sistemleri. Yrd. Doç. Dr. NURHAYAT DEĞİRMENCİ

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü-Fizik Bölümü

MAK 308 MAKİNA DİNAMİĞİ Bahar Dr. Nurdan Bilgin

ASİSTAN ARŞ. GÖR. GÜL DAYAN

Elektrik Makinaları I. Senkron Makinalar Stator Sargılarının oluşturduğu Alternatif Alan ve Döner Alan, Sargıda Endüklenen Hareket Gerilimi


DOKUMA MAKİNALARINDA ELEKTRONİK ÇÖZGÜ SALMA MEKANİZMALARININ MATEMATİKSEL ANALİZİ

İ.T.Ü. Makina Fakültesi Mekanik Ana Bilim Dalı Bölüm 4 BÖLÜM IV. Düzlem Kafesler. En çok kullanılan köprü kafesleri. En çok kullanılan çatı kafesleri

Bilardo: Simetri ve Pisagor Teoremi

MEKANİK ANABİLİMDALI MUKAVEMET-2 UYGULAMA PROBLEMLERİ SAYFA:1

Transkript:

MAK585 Dinamik Sistemlerin Modellenmesi ve Simülasyonu 06-Bahar Dönemi Gebze Teknik Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü Prof.Dr. Selim Sivrioğlu s.selim@gtu.edu.tr.03.06

Hareket denklemi: Enerji Metodu Konservatif bir sistemin hareket denklemi enerji ilişkisinden oluşturulabilir. Hareket eden bir konservatif sistemde toplam mekanik enerji, kinetik ve potansiyel enerjilerin toplamıdır. T U (toplam mekanik enerji)=sabit d ( T U ) 0 dt

Hareket denklemi: Enerji Metodu Şekildeki sistemde kütlenin hızından dolayı kinetik enerji T ve yayın deformasyonundan dolayı potansiyel enerji U söz konusudur. Sistem konservatif olduğundan toplam mekanik enerji sabittir ve zamana bağlı türevi sıfır olmak zorundadır. Yayın serbest uzunluğu Statik çökme st m k 0 Statik denge 0 mg Yay kuvveti 0 0 st Yaydaki potansiyel enerji Yay deformasyonu 3

Enerji Metodu Hareket denklemini çıkarmak için kütlenin hareketi (t) nin statik denge konumundan ölçüldüğünü düşünelim. Yayın kütlesi ihmal edilirse sistemin kinetik enerjisi: T m Tüm sistemin potansiyel enerjisi () yaydaki gerilme enerjisi, () kütlenin yükseltisinin değişmesinden dolayı enerjinin toplamıdır. Statik denge konumunda sistemin net potansiyel enerjisi: U (toplam yay kuvveti) d mg 0 ( mg k) d mg 0 k 4

Enerji Metodu d ( T U ) 0 dt d dt m k ( m k) 0 0 m k n 0 0 n k m : sistemin doğal frekansı Doğal frekans sistemin bir özelliğidir. m ve k nin bir fonksiyonudur ve titreşimin genliğinden veya sistemin hangi yolla hareket ettirildiğinden bağımsızdır. 5

Enerji Metodu Problem: Kütlesi m olan üniform bir silindir denge konumundan küçük bir q 0 açısı kadar döndürülüp bırakılıyor. Hareket denklemini enerji metodu ile bulunuz. Silindirin kaymadan döndüğü kabul edilmektedir. k q + a r k Çözüm: Eğer silindirin ekseni mesafesi kadar hareket ederse ve q açısı kadar dönerse: rq + + yazılabilir. Görüldüğü gibi silindir hem dönme hareketi hem de öteleme hareketi yapmaktadır. Dolayısı ile kinetik enerji denkleminde bu durum dikkate alınacaktır. 6

Enerji Metodu Silindirin kinetik enerjisi öteleme ve dönme hareketinin kinetik enerjisi : T m Jq Burada J J mr silindirin kütlesel atalet momenti Enerji denklemini q bağlı yazmak istersek rq T 3 m( rq ) mr q mr q mr q mr q 4 4 7

Enerji Metodu Potansiyel enerjide yayların maruz kaldığı toplam deplasman: a + a + q Potansiyel enerji sadece yayların genleşmesi veya sıkışmasından dolayıdır. U k( a ) k( rq aq ) k( r a) q Ötelemeden dolayı yerdeğiştirme dönmeden dolayı yerdeğiştirme 8

Enerji Metodu d ( T U ) 0 dt d dt 3 mr q 4 k( ra) q 0 3 mr qq k( r a) qq 0 4 3 mr q k( r a) q q 0 4 q 0 3 mr 4 k( r a) q k( r a) q 0 q q 0 3 mr 4 9

Enerji Metodu Şekilde gösterilen disk kütle merkezi O etrafında dönmektedir. Diskin O noktası etrafında atalet momenti Io dur. Ayrıca k yayı a yarıçapına ve m kütlesi b yarıçapına bağlanmıştır. Hareket denklemini enerji metodunu kullanarak bulunuz. 0

Enerji Metodu Kinetik enerji T IOq my y bq Potansiyel enerji U k ka q aq ( ) T IO mb q T U sabit d ( T U ) 0 dt d dt ( IO mb ) q ka q 0 ( IO mb ) qq ka qq 0 ( IO mb ) q ka q q 0 ( IO mb ) q ka q 0

Enerji Metodu R 0 a silindir R m J 0 mg R 0 q a a R q m 0 mg silindir ( R R) q b Sekil m kütlesine ve R yarıçapına sahip R yarıçaplı eğri bir yüzey üzerinde kaymadan dönen bir silindiri göstermektedir. Sistemin hareket denklemini enerji metodu ile çıkartınız. Doğal frekansını bulunuz.

Enerji metodu Silindirin kinetik enerjisi öteleme ve dönme hareketlerinden dolayıdır. Silindirin kütle merkezinin öteleme hızı v ( R R ) q t Silindirin açısal hızı q q a q açısının q cinsinden ifadesi gereklidir. Silindir kaymadan döndüğünden ab yayı ab yayına eşittir. Rq Rq R R q q q q R R R R Açısal hız ifadesi: a q q a q q a q R R 3

Enerji Metodu Silindirin toplam kinetik enerjisi: T mv J t o a m[( R R ) q] J [( R / R ) q] o burada J silindirin 0 noktasindan eksene göre atalet momentidir. 0 J o mr ( R R) cos q q Statik denge konumuna göre silindirin kütle merkezinin yükselmesindeki değişimden dolayı U potansiyel enerjisi U mg[( R R ) ( R R ) co sq ] U mg( R R )( cosq ) R 0 { a m 0 mg b 4

Enerji Metodu d ( T U ) 0 dt d dt m[( R R) q] Jo[( R / R ) q] mg( RR )( cos q ) 0 m( R R ) qq J ( R / R ) qq mg( R R )sinqq 0 J o mr o yazılır ve düzenlenirse: 3 ( ) q ( m R R mg R R )sinq q 0 q g sinq 0 (Nolineer model) 3( R R ) sin q q alınırsa q g q 0 3( R R ) n g 3( R R) 5

g q sinq 0 (Nolineer model) 3( R R ) g q q 0 (Lineer model) 3( R R ) R 0 q a R q m 0 silindir ( R R) q b a mg R 0.8m R 0.m m 0kg q 0 o o 5,30 6

7

6 Silindirin q 0 =5 o için sonuçlar 4 q0 5 o q [ degree ] 0 - -4 lineer nonlineer -6 0 0.5.5.5 3 3.5 4 4.5 5 t [ s ] Silindirin q 0 =30 o için sonuçlar 30 0 q0 30 o q [ degree ] 0 0-0 -0 lineer -30 nonlineer 0 0.5.5.5 3 3.5 4 4.5 5 t [ s ] 8

Ödev k r O R R yarıçapında üniform bir tekerlek eğimli bir düzlem üzerinde kaymadan yuvarlanmaktadır. Tekerleğe sabitlenmiş tekerlekle eş merkezli r yarıçaplı bir tambur etrafında bir telin ucu bağlanmıştır. Telin diğer ucu k yay katsayılı bir yaya bağlanmıştır. Hem yay hem de tel düzleme paraleldir. Tekerlek/tambur toplam kütlesi m ve tekerleğin O merkezi içinden geçen eksene göre atalet momenti J dir. Eğer tekerlek denge konumundan küçük bir miktar yerdeğiştirilir bırakılırsa hareket denklemini enerji metodu ile bulunuz. 9

Hareket denklemi: Newton Kanunu Newton kanunu dinamik sistemlerin hareketinin diferansiyel denklemini oluşturmak için kullanılmaktadır. Newtonun ikinci kanunu momentumdaki değişimin etkiyen kuvvetle orantılı ve kuvvetin etkidiği yönde yer aldığını belirtir. Eğer kütle sabit ise momentumdaki değişim kütle ile ivmesinin çarpımına eşittir. Momentum: p mv Momentumun değişimi: dp d( mv) dt dt dv dm dv m v ( m=sabit) a dt dt dt F dp dt ma 0

Hareket denklemi: Newton Kanunu Hareket denkleminin çıkartılmasında Newton kanununa göre kütlenin ivme ile çarpımı kütleye uygulanan toplam kuvvetlere eşittir ve ivme kuvvetin etkidiği yöndedir. Doğrusal hareket yapanlar sistemler için m (kuvvetler) Açısal hareket yapanlar sistemler için Jq (momentler) q

Hareket denklemi: Newton Kanunu Tek serbestlik dereceli yay-kütle sönüm sistemi için Newton kanunu uygulanırsa: d ( ) ( ) d m ( ) sin st k st c st mg F t dt dt m c k F sint mg k st Serbest cisim diyagramı hareket doğrultusundaki m kuvvetine karşı etkiyen tüm dış kuvvetlerin gösterilmesi ile oluşturulur. k c k ( st ) c Statik denge konumu 0 m Fsint Fsin t m mg m

Hareket denklemi: Newton Kanunu f (t) M (kuvvetler) k M c M M k k ( ) c ( ) f k M ( ) c( ) k f (t) k k ( ) M M M c ( ) k ( ) c ( ) M 3

Mekanik sistemlerin modellenmesi M k c M Free body diagram M d dt k M c ( ) ( ) k f (t) k c ( ) ( ) M d dt M k f (t) M k k ( ) c ( ) f M ( ) c( ) k 4

Mekanik sistemlerin modellenmesi M k k k c c f M k k c c 0 Lineer hareket denklemleri matris formunda yazılabilir ve toplam sistem dinamiği bu matris yapısına bağlı olarak analiz edilebilir. Durum uzayı denklemi matris yapısında elde edilebilir. M 0 c c k k k f 0 M c c k k 0 MX CX KX F 5

Mekanik sistemlerin modellenmesi Durum uzayı denklemi: MX CX KX F X M CX M KX M F d X 0 I X 0 u dt X M K M C X M X y I 0 X 6

Hareket denklemi: Newton Kanunu Örnek: Hareket denklemlerini bulunuz. M 0 0 c 0 0 k k3 k3 0 0 0 M 0 0 c 0 k k k k k f ( t) 3 3 4 4 0 0 M 3 3 0 0 0 3 0 k4 k 4 3 0 M C K F 7

Mekanik sistemlerin modellenmesi-burulma sistemleri A Two-Inertia System with Angular Displacement Input Jq (momentler) q I q k ( q ) c ( q q ) T T I q c ( q q ) c q T T I q k q c ( q q ) T T T m T T I q c ( q q ) c q 0 T m k T 8

Mekanik sistemlerin modellenmesi-burulma sistemleri Hareket iletimi yapmak için bir tahrik kaynağından dişli çark kullanarak belli bir çevrim oranı ile iletim gerçekleştirilebilir. I q T T I e q T T e Giriş torku I q n, r n, r T I r rq r q q q Nq r r r n n N N : dişli çevrim oranı Aynı zamanda T T N T q q q T q q T Dişli grubu I q T NT I q T N( I q ) e e I q T N( I e ( I N I ) q T Nq ) tahrik mili üzerindeki toplam kütlesel atalet momenti e çıkış 9

Mekanik sistemlerin modellenmesi-burulma sistemleri Hareket denklemini elde ediniz. Hareket iletiminde kullanılan şaftların burulma durumundaki davranışı burulma yay katsayısı ve sönümü olarak kabul edilmektedir. T e I q c T n, r c k n, r I k q T Dişli grubu ( I N I) q ( c N c) q ( k N k) q Te 30