کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
4924257 1430843 2017 23 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
A numerical study on the limitations of modal Iwan models for impulsive excitations
ترجمه فارسی عنوان
یک مطالعه عددی محدودیت های مدل های مودال ایوان برای تحریکات ضربه ای
کلمات کلیدی
ترجمه چکیده
سازه های مفاصل مکانیکی به دقت مدل سازی دشوار است. حتی اگر فرکانس های طبیعی سیستم عمدتا پایدار باقی بمانند، اغلب تغییرات ناشی از مفاصل به طور چشمگیری با دامنه تغییر می کند. اگر چه مدلهای مفاصل فردی با برخی از موفقیت ها کار کرده است، با دقت مدل سازی ساختار با مفاصل بسیاری مواجه مانده است. برای این منظور، سگالمن یک مدل مودال ایوان را پیشنهاد کرد که تجزیه و تحلیل را با مدل سازی یک سیستم با یک ابردرانی خطی از سیستم ها یا حالت های یک درجه آزادی تقریبا غیرخطی جدا می کند. با توجه به یک مدل شبیه سازی با مفاصل گسسته، می توان مدل برای هر حالت را با انتخاب هر حالت یک بار در هر زمان هیجان انگیز و ردیابی واکنش های گذرا را شناسایی کرد. با این حال، در محیط مورد علاقه چندین حالت می تواند به طور همزمان هیجان زده شود، مانند در یک آزمایش زمانی که یک ضربه در یک نقطه خاص اعمال می شود. در این کار، چارچوب مدل مدوانال ایوان به صورت عددی ارزیابی می شود تا بداند چگونه پاسخ دینامیکی ساختارهای معمول با مفاصل در هنگام تحریک نیروهای ضربه ای در مکان های نقطه تحریک می شود. این کار با مقایسه فرکانس موثر طبیعی و دماهای مودال مدل های مجتمع شده با مدل های حقیقی که شامل کوپلینگ مدال غیر خطی است انجام می شود. این مفاهیم برای دو ساختار، یک سیستم جرمی ساده و یک مدل عنصر محدود از یک پرتو مورد بررسی قرار گرفته است، هر دو از عناصر فیزیکی ایوان برای مدل سازی غیر خطی مشترک استفاده می کنند. نتایج نشان می دهد که مدل های مودال ایوان می توانند تغییرات فرکانس و کمینه شدن دامنه را به طور مؤثری بدست آورند، که می تواند به میزان دو بار در رژیم میکروسلیپ افزایش یابد. با این حال، حتی در رژیم میکروسلیپ، دقت یک مدل مودال ایوان بستگی دارد که آیا حالت مورد نظر در پاسخگویی غالب است یا خیر. در بعضی موارد، ممانعت مؤثر که پیشبینی شده مدل تقسیم شده، ده درصد است که خطا است. با این وجود، مدل مودال پاسخ را به صورت کیفی نشان می دهد و هنوز هم نسبت به یک مدل خطی برتر است.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه سایر رشته های مهندسی مهندسی عمران و سازه
پیش نمایش مقاله
یک مطالعه عددی محدودیت های مدل های مودال ایوان برای تحریکات ضربه ای
چکیده انگلیسی
Structures with mechanical joints are difficult to model accurately. Even if the natural frequencies of the system remain essentially constant, the damping introduced by the joints is often observed to change dramatically with amplitude. Although models for individual joints have been employed with some success, accurately modeling a structure with many joints remains a significant obstacle. To this end, Segalman proposed a modal Iwan model, which simplifies the analysis by modeling a system with a linear superposition of weakly-nonlinear, uncoupled single degree-of-freedom systems or modes. Given a simulation model with discrete joints, one can identify the model for each mode by selectively exciting each mode one at a time and observing how the transient response decays. However, in the environment of interest several modes may be excited simultaneously, such as in an experiment when an impulse is applied at a discrete point. In this work, the modal Iwan model framework is assessed numerically to understand how well it captures the dynamic response of typical structures with joints when they are excited with impulsive forces applied at point locations. This is done by comparing the effective natural frequency and modal damping of the uncoupled modal models with those of truth models that include nonlinear modal coupling. These concepts are explored for two structures, a simple spring-mass system and a finite element model of a beam, both of which contain physical Iwan elements to model joint nonlinearity. The results show that modal Iwan models can effectively capture the variations in frequency and damping with amplitude, which, for damping, can increase by as much as two orders of magnitude in the microslip regime. However, even in the microslip regime the accuracy of a modal Iwan model is found to depend on whether the mode in question is dominant in the response; in some cases the effective damping that the uncoupled model predicts is found to be in error by tens of percent. Nonetheless, the modal model captures the response qualitatively and is still far superior to a linear model.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Journal of Sound and Vibration - Volume 390, 3 March 2017, Pages 118-140
نویسندگان
, , ,