Tuned vibration absorber design for a supported hollow cylindrical structure

Abstract

Desteklenmiş içi boş yapısal elemanlar, çeşitli yapılarda ve makinalarda kullanım alanı bulmaktadırlar. Bu yapısal elemanlar, doğal frekanslarının oldukça düşük olması nedeniyle çeşitli tahrikler altında salınımlı davranış göstermektedirler. Bu davranış, özellikle yapıların uç kısımlarında yüksek genliklere ulaşan titreşimlere yol açabilmektedir. Bu durum, söz konusu yapıların yapısal bütünlüğü açısından zararlı olabilmekte ve servis ömürlerini azaltabilmektedir. Ayrıca bu titreşimler, desteklenmiş içi boş yapısal elemanları içeren makinaların performansını da bozabilmektedir. Bu tez çalışmasında, desteklenmiş içi boş bir silindirik yapının titreşim seviyelerini azaltmak için bir ayarlı titreşim emici (ayarlı kütle sönümleyici olarak da adlandırılır) tasarımı önerilmiştir. Çalışma kapsamında bir ayarlı titreşim emici (TVA) tasarlanmış ve örnek bir desteklenmiş içi boş silindirik yapının üzerine uygulanmıştır. Sonrasında, bu uygulama sonucunda titreşim büyüklüklerinde meydana gelen azalma incelenmiştir.TVA uygulamasının etkinliğini görebilmek amacıyla, desteklenmiş içi boş silindirik bir yapı içeren deneysel bir prototip tasarlanmış ve üretilmiştir. TVA tasarımı da bu deneysel prototipin modal parametreleri dikkate alınarak gerçekleştirilmiş ve prototipin üzerine uygulanmıştır. Sonrasında, sistem üzerinde dinamik testler gerçekleştirilmiş ve TVA uygulaması sonucunda titreşim seviyelerinde meydana gelen azalma incelenmiştir.

Supported hollow structural elements have a usage area in various types of structures or machines. They exhibit an oscillatory behavior under various excitations since their modal frequencies are quite low. This behavior results in vibrations which reach huge amplitudes especially at the tip of the structures. This situation may be harmful for the structural integrity of the structures and may reduce the service life. Moreover, these vibrations can distort the performance of the machines' which involve the supported hollow structure.In this thesis study, a tuned vibration absorber (also called as tuned mass damper) design is proposed to suppress the vibrations of a supported hollow cylindrical structure under impulsive loading. Within the scope of this study, a tuned vibration absorber (TVA) designed and applied on a sample supported hollow cylinder structure. Then, the mitigation in vibration amplitudes as a result of this application is investigated.In order to see the effectiveness of the TVA application, a physical structure involving a supported hollow cylindrical structure is designed and manufactured. TVA is designed by considering the modal parameters of this physical structure and applied on it. Experiments are carried out in order to verify the effectiveness of the TVA application on the dynamics of the system. After then, dynamic test are carried out on the system and the mitigation in vibration levels is investigated as the result of the TVA application.