Kiriş Titreşimleri İçin Vibroport Cihazı ve LabVIEW Altında Çalışan Ölçüm Ünitesi Kullanımının İncelenmesi

Bir yapıyı, makinayı veya mekanik sistemi meydana getiren tipik elemanlardan biri de elastik kirişlerdir. Çalışma koşulları altında kirişlerde enine titreşimler meydana gelebilir. Bunun sonucunda ortaya çıkabilecek sakıncalardan kaçınmak için endüstriyel amaçla tasarım şekillendirilirken titreşimle ilgili karakteristikler de dikkate alınmaktadır. Bu nedenle doğal frekans, mod sönüm oranı ve mod şekli olmak üzere elemanın serbest titreşim karakteristiklerinin bilinmesi gerekir. Bu çalışmada, iki ucu serbest düşey ve yatay duran alüminyum kiriş için ivmeölçer kullanılarak titreşim ölçüm uygulamaları yapılmıştır. İvmeölçer ile ölçüm yapmak için Vibroport 80 portatif titreşim ölçüm cihazı ve LabVIEW altında çalışan Ölçüm Ünitesi olmak üzere iki farklı enstrüman kullanılmıştır. Ölçüm Ünitesi, gerekli aletlerden ve aletlerin LabVIEW altında çalışmasını sağlamak üzere hazırlanmış bilgisayar programından oluşmaktadır. Çalışmanın amacı, cihaz ve Ölçüm Ünitesi’nin kiriş enine titreşimlerinin ölçümünde kullanımı bakımından araştırma yapmaktır. Portatif ve kompakt yapısı nedeniyle Vibroport 80 cihazı endüstriyel ortamlarda kullanım açısından pratiklik sağlamaktadır. Cihazda bulunan hazır program modülleri ivme frekans cevabını göstermektedir. Sonuçlar frekans bazında kaydedilebilmektedir. Teorik ve ölçüm değerlerine dayalı sonuçlar arasında, sınır şartlarının gerçekleştirilmesinden kaynaklı olabilecek farkların en az olması için her iki ucunda da serbest sınır koşulu bulunan dikdörtgen kesitli alüminyum kiriş kullanılmıştır. Serbest sınır koşullarının gerçeğe en yakın olmasını sağlamak amacıyla askı bağlantısı esnek elemanla gerçekleştirilmiştir. Darbe çekici ile kirişe vurmak suretiyle impuls kuvvet girdisi tatbik edilmiştir. Uygulanan tahrik kuvveti kirişin elastik denge halini bozmaktadır. Uygulama sırasında malzemesi farklı üç adet uç kullanılmıştır. Bundan amaç impuls girdinin tahrik süresini dolayısıyla girdi frekans değerini değiştirmektir. Bu durum daha büyük doğal frekans değerlerinin deneysel olarak elde edilmesine olanak sağlamaktır. İmpuls kuvvetin ve kiriş ivme değerlerinin zamana bağlı değişimine ait veri kümesi Ölçüm Ünitesi ile TDMS formatında dosyalara kaydedilebilmektedir. Bu işlem LabVIEW ortamında hazırlanan bilgisayar programları ile gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmalar ile elde edilen doğal frekans değerlerinin, teorik hesaplar sonucu bulunan değerler ile yaklaşık olarak aynı çıktığı görülmüştür.

Anahtar Kelimeler:

Mekanik titreşimler, Çubuk titreşimleri, Serbest titreşimler, Doğal frekans, İvmeölçer, Mod şekli, Vibroport 80

PDF

___

[1] A. Bayraktar ve T. Türker, "Deneysel modal analiz yöntemi ile düzlem çerçevelerin dinamik karakteristiklerinin belirlenmesi," Deprem Sempozyumu Kocaeli 2005, Bildirler Kitabı içinde s. 1035-1041. Trabzon, 23-25 Mart 2005: Karadeniz Teknik Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü.
[2] A. R. Bahari, M. Z. Nuawi, A. A. M. Isa, M. M. Padzi, ve Z. I. Rizman, "Optimal contact sensor mounting position for İmpulsive excitation technique," International Journal of Advanced and Applied Sciences, cilt. 5-2, s. 165-170, 2018, doi: 10.21833/ijaas.2018.02.024.
[3] E. C. Botelho, A. N. Campos, E. de Barros, L. C. Pardini, ve M. C. Rezende, "Damping behavior of continuous fiber/metal composite materials by the free vibration method," Composites Part B: Engineering, cilt. 37-2-3, s. 255-263, 2005, doi: 10.1016/j.compositesb.2005.04.003.
[4] D. R. Prasad ve D. R. Seshu, "A study on dynamic characteristics of structural materials using modal analysis," Asian Journal of Civil Engineering (Building and Housing), cilt. 9-2, s. 141-152, 2008.
[5] C. A. Chandra ve P. K. Samal, "Experimental determination of mode shapes of beams by roving impact test," Materials Today: Proceedings, cilt. 46-19, s. 9159-9163, 2021, doi: 10.1016/j.matpr.2020.01.119.
[6] M. S. Kotambkar, "Effect of mass attachment on natural frequency of free-free beam: Analytical, numerical and experimental investigation," International Journal of Advanced Engineering Research and Studies, cilt. 3-4, s. 102-105, 2014.
[7] T. Geramitchioski ve L. Trajcevski, "Vibration monitoring for fault detection and process control of the motor-mixer agregate in feni industry-macedonia," 11th International Congress Machines, Technologies, Materials 2014, Bildirler Kitabı içinde s. 50-54. Varna, Bulgaria, 17 - 20 Eylül 2014: Faculty of Technical Science – University St. Kliment Ohridski Bitola, Macedonia.
[8] N. Alçelik ve M. Kam, "Dönen makinelerde eksenel kaçıklık ve dengesizliğin titreşim analizi," BŞEÜ Fen Bilimleri Dergisi, cilt. 7-Özel Sayı, s. 256-269, 2020, doi: 10.35193/bseufbd. 669289.
[9] M. Gürgöze, Analitik metotlarla titreşimlerin etüdü. İstanbul: İstanbul Teknik Üniversitesi, 1984.
[10] A. H. Nayfeh ve P. F. Pai, Linear and nonlinear structural mechanics, 1 ed. John Wiley & Sons, Inc., 2004.
[11] F. Pasin, Mekanik sistemler dinamiği. İstanbul: İstanbul Teknik Üniversitesi Rektörlüğü, 1994.
[12] S. M. Bağdatlı, E. Özkaya, ve H. R. Öz, "Eksenel hareketli çok mesnetli kirişin enine nonlineer titreşimleri," 15. Ulusal Makina Teorisi Sempozyumu, Bildirler Kitabı içinde s. 695-706. Niğde Üniv. Mühendislik Fakültesi, 16 - 18 Haziran 2011.
[13] A. H. Nayfeh, Introduction to perturbation techniques. Wiley, 1993.
[14] B. B. Özhan ve M. Pakdemirli, "Effect of viscoelasticity on the natural frequencies of axially moving continua," Advances in Mechanical Engineering, cilt. 2013-s. 1-7, 2013, doi: 10.1155/2013/169598.
[15] S. M. Bağdatli, E. Özkaya, ve H. R. Öz, "Dynamics of axially accelerating beams with an intermediate support," Journal of Vibration and Acoustics, cilt. 133-3, s. 031013 1-10, 2011, doi: 10.1115/1.4003205.
[16] S. G. Kelly, Advanced vibration analysis. Boca Raton, FL: CRC Press Taylor & Francis Group, 2007.
[17] O. Heybey ve F. E. Karasz, "Experimental study of flexural vibrations in thick beams," Journal of Applied Physics, cilt. 47-7, s. 3252-3260, 1976, doi: 10.1063/1.323123.
[18] Referans Metal. "Http://referansmetal.Com/alasimli-aluminyum/product/309/en-aw-almg1si0-8cumn-6013-t6-t651." (Erişim 28.09.2022).