Konstruksjoner utsatt for vibrasjoner

Abstract

Denne masteroppgaven omhandler hvordan roterende eksentriske masser kan skape vibrasjoner i konstruksjoner. Oppgaven tar for seg grundige matematiske utledninger for hvordan de aktuelle formlene for dynamisk analyse er oppbygget. Utledningene inneholder de grunnleggende stegene som mange lærebøker ikke inneholder. Formålet med disse utledningene er en grundig innføring i hvordan formlene er oppbygget og dermed få et nærere forhold til dem. Teoretiske utledninger er veldig viktige for å finne ut om formelen tar hensyn til det man trenger at den skal ta hensyn til. Dynamiske analyser er veldig avhengig av nøyaktighet for at de skal gi tilstrekkelige resultat. Oppgaven har dermed lagt mye fokus på å sammenligne ulike metoder for å finne egenfrekvenser. For å kunne beregne dynamisk respons med høyest mulig nøyaktighet er vi avhengig av at egenfrekvensene blir så nøyaktige som overhodet mulig. Metoder som SDOF metode, Eksakt metode, Elementmetode og simulering i dataprogrammet Abaqus har blitt satt opp mot hverandre. For å verifisere SDOF metode og Abaqus har det blitt foretatt et eksperiment. Utstyret til eksperimentet er levert av TecQuipment og består av en fritt opplagt bjelke som har en eksentrisk roterende masse på midten av bjelken. Eksperimentets formål er først og fremst å verifisere formlene, men også å gi en praktisk erfaring av fenomenene beating og resonans. Ettersom utstyret har sine begrensninger, har det kun vært mulig å analysere responsen til den første svingeformen. Abaqus simuleringen av eksperimentet tar for seg sammenligning av modal og direkte metode, der Rayleigh dempning er lagt inn som materialdempning hos direkte metode. Modal metode har fått dempning lagt inn som dempningsforholdet ξ. B21-bjelkeelement og C3D20R-solidelement modeller har blitt satt opp mot hverandre. Alle modellene har en meget fin elementinndeling for å gi best mulig resultater. Oppgaven tar til slutt for seg hvordan vibrasjoner kan elimineres på best mulig måte. Roterende eksentrisk utstyr bør settes på vibrasjons isolatorer og ikke direkte på konstruksjonen. Vibrasjons isolatorer vil i de fleste tilfeller redusere kraften som blir overført fra roterende eksentrisk utstyr til konstruksjonen. Helt til slutt i oppgaven er det laget et design eksempel på hvordan vibrasjons isolatorer i form av fjærelementer bør monteres. Dette eksempelet har også blitt kjørt i Abaqus.