21791

21791

بهنگام سازي مدل غيرخطي سازه داراي اصطكاك تحت نيروي نرمال متغير به كمك تحليل فركانس-انرژي

كارشناسي ارشد

طراحي كاربردي

1395

1398/10/24

دكتر حميد احمديان

مكانيك

اين پژوهش به بررسي ايده استفاده از منحني تغييرات فركانس-انرژي مودهاي نرمال غيرخطي براي بهنگام سازي مدل سازه اي مي پردازد. پس از تشكيل مدل اجزاي محدود سازه و كاهش مرتبه آن، با افزودن المان اصطكاك تحت نيروي نرمال متغير، مدلي غيرخطي حاصل شده است. اين مدل غيرخطي مرجع، به عنوان مبناي عمليات بهنگام سازي مدل پيشنهادي در نظر گرفته شده است. در ادامه، الگوريتمي طراحي شده است كه از طريق سعي و خطا قادر به با تنظيم دقيق فركانس تحريك تك نوساني براي شبيه سازي عددي شرايط رزونانس فازي مود اول در اين مدل است. با تكيه بر اصل پايايي مودهاي نرمال غيرخطي و تخمين فركانس لحظه اي و سطح انرژي كل سيستم براي پاسخ ميراي حاصل از قطع اين تحريك رزونانسي، منحني مرجع تغييرات فركانس-انرژي مودهاي نرمال غيرخطي دنباله مود اول براي مدل غيرخطي فوق بدست آمده است. از طرف ديگر با استفاده از الگوريتم تعقيب پاسخ هاي پريوديك و معادلات هارمونيك بالانس، براي سيستم پايستار معادل نيز منحني مشابهي به دست آمده است. لذا روش انطباق منحني مرجع مذكور با منحني هاي فركانس-انرژي مدل هاي طراحي، به عنوان معيار تطابق رفتار ديناميكي در روش بهنگام سازي مدل پيشنهادي در نظر گرفته شده است. در پايان، براي بررسي كارايي اين معيار در پيش بيني مقادير پارامتر هاي هدف بهنگام سازي (يعني مشخصات المان اصطكاك تحت نيروي نرمال متغير)، مطالعه اي پارامتري انجام شده است. مطابق اين مطالعه، معيار مذكور حساسيت مناسبي نسبت به پارامتر هاي نيروي پيش بار و ضريب اصطكاك دارد ولي سختي هاي نرمال و مماسي اتصال را بهتر است به روش بهنگام سازي مدل خطي يافت.

1398/11/15

Nonlinear Model Updating of Frictional Structures in Presence of Variable-Normal-Load, through Frequency-Energy Analysis

1/14/2020 12:00:00 AM

This study investigates the idea of using the frequency-energy representation of nonlinear normal modes for model updating of structures. After building the complete finite element model of a structure and reducing its order, the variable-normal-load friction element was added to it, resulting in a nonlinear finite element model. This nonlinear model was considered as the reference model for the proposed model updating strategy. Next, an algorithm was designed to precisely tune the frequency of a single-point single-harmonic excitation, and so realize the phase resonant response of the model’s first mode through simulation. Next, based on the Invariance Principle, the frequency-energy curve of the nonlinear normal modes extending from the first linear mode of the reference model was obtained by estimating the instantaneous frequencies and total energy of the system from the decaying response measured by stopping this excitation. Furthermore, using the continuation algorithm and harmonic-balance equations a similar curve was computed for the reference model’s equivalent conservative system. So, the overlap of such curves is considered in the proposed model updating method as a measure of similarity between dynamic behavior of design models and of the real structure. Finally, to assure that this criterion is useful in predicting the target parameter values (all of which are the variable-normal-load frictional element’s parameters) a parametric study has been carried out. This study’s results indicate that the new measure is well sensitive to the preload and the friction coefficient parameters. But the normal and tangential stiffnesses of the joint are best found by linear model updating methods.