HAVA JET İTKİLERİ KULLANARAK MÜHENDİSLİK YAPILARININ AKTİF TİTREŞİM KONTROLÜ

Yapısal cevap kontrol sistemlerinin araştırılması ve geliştirilmesi araştırmacıların önemli bir ilgialanıdır. Farklı dinamik yüklerin etkisi altında mühendislik yapılarının titreşim tepkilerini azaltmak içinyapısal kontrol sistemlerinin kullanılması bir gereklilik haline gelmiştir. Yapısal cevap kontrolükavramını uygulanabilir bir teknolojiye dönüştürmek için ciddi çabalar sarf edilmiştir. Farklı çalışmaortamlarında veya operasyonel işlemlerde kullanılan yapıların dinamik davranışlarının iyileştirilmesiiçin yenilikçi aktif titreşim kontrol sistemlerine ihtiyaç vardır. Bu konuda, hava jet itkileri kullanılarakyapıların titreşimlerini azaltma düşüncesi hala araştırılmaya ve uygulamaya açıktır. Bu çalışmada, örnekbir mühendislik yapısının harmonik zemin zorlaması altında verdiği cevaplar ve hava jet itkileriyardımıyla titreşim kontrolü incelenmiştir. Harmonik zemin zorlaması, yapının en yüksek yerdeğiştirmeye sahip olduğu birinci doğal frekans civarında verilmiştir. Yapının titreşim kontrolü için,durum geri besleme kontrol yöntemi kullanılmıştır. Örnek yapının titreşim kontrolü için gerekli olankuvvetler hesaplanmıştır. Ayrıca, Matlab Simscape Multibody yardımıyla hem sistemin fiziksel olarakmodellenmesi, hem de oluşan titreşimin görselleştirilmesi sağlanmıştır. Elde edilen sonuçlarkarşılaştırılmış ve önerilen sistem ile yapının titreşimlerini sönümlenebileceği sonucuna ulaşılmıştır. Sonolarak, kontrol kuvvetlerinin sisteme hava jet itkileri kullanılarak verilmesi için lüle tasarımı yapılmıştır.

Active Vibration Control of Engineering Structures Using Air Jet Pulses

Research and development of structural response control systems are an important area of interest for researchers. Under the different static and dynamic loads, it has become a necessity to use structural control systems in order to reduce the vibration response of engineering structures. Serious efforts have been made to transform the structural response control concept into a viable technology. Innovative active vibration control systems are needed to improve the structural dynamic behavior of structures used in different operating environments or operational processes. In this regard, the idea of reducing the vibrations of structures using air jet pulses remains to be investigated and implemented. In this study, the response patterns of the sample structure and vibration control via air jet pulses under harmonic base excitation were examined. Harmonic base excitation was given around the first natural frequency at which the structure has the highest displacement. State-feedback control method was used for vibration control of the structure. The forces required for vibration control of the sample structure were calculated. In addition, with the help of Matlab Simscape Multibody, physical modeling of the system and visualization of the vibration were provided. The results were compared and it was observed that the vibration of the structure can be damped via proposed system. Finally, the nozzle design was conducted to provide control forces with air jet impulses to the system.

PDF

___

Aldemir, Ü., Aydın, E., 2005, “Depreme dayanıklı yapı tasarımında yeni yaklaşımlar”, Türkiye Mühendislik Haberleri, 435(1), ss. 81-89.
Brambilla, M., 1999, “Design and implementation of a jet actuator for active structural control”, Journal of Structural Control, 6(1), ss. 117-127.
Chopra, A. K., 2001, Dynamics of structures: theory and applications to earthquake engineering. Prentice-Hall, A.B.D.
Conker, Ç., Bilgiç, H.H., ve Yavuz, H., 2015, “Esnek sistemlerin artık titreşim kontrolünde konvansiyonel negatif girdi şekillendirme teknikleri ve gürbüzlüklerinin kıyaslanması”, Uluslararası Katılımlı 17. Makine Teorisi Sempozyumu, İzmir, 14-17 Haziran 2015.
Çakan, A., Botsalı, F., Tınkır, M., 2015, “Çeyrek araç modelinde PID ve bulanık mantık kontrolcü ile aktif titreşim kontrolü”, Uluslararası Katılımlı 17. Makine Teorisi Sempozyumu, İzmir, 14-17 Haziran 2015.
Elger, D.F., Williams, B.C., Crowe, C.T., Roberson, J.A., 2000, Engineering fluid mechanics. Wiley; 7 edition (October 24, 2000).
Fujimoto, T., Cao, F., 2002, “Sliding mode control of framed structure vibration by an air-pulse actuator”, In Proceedings of the 41st SICE Annual Conference, SICE 2002, Vol. 5, ss. 3066-3071.
Gülbahçe, E., Çelik, M., Konya, K., 2015, “Aktif titreşim kontrolü için bir yapının sonlu elemanlar yöntemi ile modelinin elde edilmesi ve PID, PPF kontrolcü tasarımları”, Uluslararası Katılımlı 17. Makine Teorisi Sempozyumu, İzmir, 14-17 Haziran 2015.
Karaiskos, G., Papanicolaou, P., Zacharopoulos, D., 2016, “Experimental investigation of jet pulse control on flexible vibrating structures”, Mechanical Systems and Signal Processing, 76, ss. 1-14.
Kuo, B. C., Bir, A., 2005, Otomatik kontrol sistemleri, Literatür Yayınları, Türkiye.
Özdemir, A., Maden, D., 2013, “Aktif süspansiyon sistemli çeyrek araç modelinin optimal gözlemleyiciyle kontrolü”, Sakarya University Journal of Science, c. 17, s.2, ss. 181-187.
Şanlıtürk, K.Y., Çelikel, S., 2009, “Çamaşır makinası dinamik modeli:serbest ve zorlanmış titreşimler”, 14 Ulusal Makina Teorisi Sempozyumu, ss. 87-97.
Yüksel, S. B., Foroughi, S., 2019, “Betonarme kolonların sargısız ve sargılı beton dayanımının analitik olarak araştırılması”, Konya Mühendislik Bilimleri Dergisi, c.7, s.3, ss. 611-629.