Titreşim kaynaklı mühendislik problemlerinin çözümü

Her nesne doğasında sayısız titreşim frekansına sahiptir.

Titreşim Analizleri

Doğadaki her cisim, "Doğal Titreşim Frekansı" olarak adlandırılan, sonsuz sayıda titreşim frekansı ve şekline sahiptir. Bu frekansların hesaplanması ve şeklinin bilinmesi, titreşim kaynaklı mühendislik problemlerinin çözülmesinde temel önemi taşımaktadır. Basit cisimlerin doğal frekans ve şekillerini analitik olarak hesaplamak mümkündür. Ancak karmaşık şekillerin hesabı nümerik yöntemlerle mümkündür. Sonlu elemanlar yöntemi ve bilgisayar hesap kapasitelerindeki gelişmeler, karmaşık yapıların, ancak idealleştirme yapılarak hesaplanabilen doğal frekans ve şekillerini daha doğru ve anlaşılır hesaplanmasına imkân tanımışlardır.

Video Arşiv

Titreşim analizlerinin iki aşamada yapılmaktadır.

• Doğal frekanslar ve şekillerinin bulunması
• Zorlanmış titreşim analizlerinin yapılması

Doğal titreşim analizinin yapılması ile yapının doğal titreşim frekansları bulunmuş olur. Yapıya uygulanan periyodik bir kuvvetin frekansı, bu doğal frekanslardan herhangi birisi civarında ise, bu frekans uyarılmış olur ve yapı bu doğal frekans ve şekli ile titreşmeye başlar. Eğer uyarıcı kuvvetin frekansı ile yapının doğal frekansı çakışır ise "rezonans" olayı meydana gelir. Rezonans istenmiyorsa, ya uyarıcı kuvvetin frekansının, ya da yapının frekansının değiştirilmesi gerekecektir.

Görsel Arşiv

Karmaşık yapılarda, rezonanstan kaçmanın mümkün olmadığı durumlar ortaya çıkmaktadır. Bu durumda oluşacak titreşimin mertebesini bilmek gerekmektedir. Zorlanmış titreşim analizi, yapının frekansı ile uyarıcı kuvvet frekansının çakışması durumunda titreşim seviyelerinin ne mertebede olacağını görmek için yapılan analizdir.

Rezonans olayı sonucu yapı üzerindeki yer değiştirmeler, yapının yıkılmasına, hasar oluşmasına, yorulmasına ya da insan rahatsızlığına sebep olabilmektedir.

Zorlanmış titreşim analizinde, doğal frekansların bilinmesi kadar zorlayıcı kuvvetlerin de doğru bir şekilde bilinmesi gerekmektedir. Titreşim problemlerinde zorlayıcı kuvvetler, ya frekans olarak ya da büyüklük olarak bazen her ikisi birden hesaplanması kolay olmayan büyüklüklerdir. Örneğin bir asma köprü etrafındaki hava akımının oluşturacağı kuvvetin periyodunu ve büyüklüğünü hesaplamak zordur. Ya da düzensiz akım içinde çalışan bir gemi pervanesinin kuvvet değişimini bulmak zordur. Diğer yandan zorlanmış titreşim analizinden gerçeğe yakın sonuç elde edebilmek için malzeme ve yapı için sönüm katsayısının çok iyi tayin edilmesi gerekmektedir.

Titreşim analizlerinde diğer önemli bir husus da yapının içinde bulunduğu akışkanın, yapının doğal frekansına bağlı olarak yapının kütlesinde meydana getirdiği değişimdir. Yapı-akışkan etkileşimi olarak tarif edilen bu problem özellikle gemilerin global frekanslarında etkili olmakta ve bu etkinin dikkate alınmadığı sonuçlar yanlış olmaktadır.

MESH, engin analiz tecrübesi ile titreşim analizlerindeki bu belirsizlikleri, ya diğer ileri mühendislik araçları yardımıyla hesaplamakta, ya da deneyime bağlı değerlerini kullanmaktadır.