Show simple item record

dc.contributor.advisorSümer, Bilsay
dc.contributor.authorSak, Yunus Gökhan
dc.date.accessioned2023-12-12T11:18:17Z
dc.date.issued2023
dc.date.submitted2023-09-19
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/11655/34237
dc.description.abstractAll dynamic structures encounter vibration during their operation. A structure experiences the vibration load in an amplified manner at structure’s natural frequencies. If the amplitude of vibration load is high enough, this may damage the structure. Tuned mass dampers (TMD’s) are one of the passive vibration control methods to prevent mechanical failure. A TMD, which has good applicability in space applications, is designed in this study. Reliability is chosen as the key concept of the design since the TMD is going to operate at space, where maintenance is not an option. A literature survey is carried out to find the best concept for the application. It is found that a passively controlled classical TMD with eddy current damping (ECD) mechanism is the best candidate for the application. In ECD, a permanent magnet which moves in proximity of a conductive material creates eddy currents within the conductor. These eddy currents create electromagnetic force on the magnet and this force tries to counter act to the motion of the magnet. Therefore, damping is achieved which is analogues to the viscous damping. ECD is created by placing a permanent magnet inside of a conductive tube in this thesis. After the system architecture of the damping mechanism is determined, analytical model of the TMD is prepared. This model consists of mass, damping coefficient and stiffness of the TMD. It is found in the literature that as the frequency of the excitation increases, damping coefficient of the ECD decreases. This phenomenon is called as the skin effect. A dynamic damping coefficient model which includes the skin effect is found. Although the effect of the skin effect on the ECD is known, it seems that there is no detailed study related to couple the skin effect with the damping coefficient in a scenario where a magnet is moving inside of a conductive tube. In order to observe the effect of the TMD, a test structure is required in which the dynamic characteristics around its natural frequency are to be controlled. This structure is chosen to be a simple cantilever beam which has a rectangular cross section. Fundamental natural frequency of this cantilever beam is chosen to be controlled. Analytical model of this cantilever beam is prepared. Then, coupling of the TMD and cantilever beam is modeled to simulate the assembly of the TMD to the cantilever beam. Afterwards, response of this system is modeled. In order to observe the effects of the TMD, response of the cantilever beam alone is also modeled. These responses are modeled under a harmonic sweep forcing excitation. The design of the TMD is optimized to have maximum ECD possible. After the design of the TMD, two dedicated experimental setups are designed to measure steady-state damping coefficient and the system response. It is shown that the experimental results are found to be consistent with respect to theoretical results. Therefore, it can be concluded that a TMD based on ECD was successfully designed, analyzed and tested.tr_TR
dc.language.isoentr_TR
dc.publisherFen Bilimleri Enstitüsütr_TR
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccesstr_TR
dc.subjectTuned Mass Dampertr_TR
dc.subjectElectromagnetic Dampingtr_TR
dc.subjectEddy Current Dampingtr_TR
dc.subjectPassive Vibration Controltr_TR
dc.titleA Tuned Mass Damper Design Based on Eddy Current Dampingtr_TR
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/masterThesistr_TR
dc.description.ozetTüm dinamik yapılar faaliyetleri sırasında titreşime maruz kalırlar. Yapı doğal frekanslarında uygulanan titreşim yüküne artırılmış olarak maruz kalır. Bu artırılmış titreşim yükünün seviyesi yeteri kadar yüksekse, bu durum yapıya zarar verebilir. Ayarlı kütle sönümleyiciler (AKS) mekanik arızayı önlemek için kullanılan pasif titreşim kontrol yöntemlerinden biridir. Bu çalışmada uzay uygulamaları için uygulanabilirliği olan bir AKS tasarlandı. Uzay ortamında bakım çalışmaları mümkün olmayacağı için AKS tasarımında anahtar konsept olarak güvenilirlik seçildi. Bu kapsamda en iyi konseptin bulunması için literatür araştırması yapıldı. Pasif olarak kontrol edilen ve burgaç akımı ile sönümlemeye (BAS) dayanan AKS’nin en iyi aday olduğu görüldü. BAS konseptinde iletken bir malzemenin yakınında hareket eden bir kalıcı mıknatıs iletken içinde burgaç akımlarının oluşmasını sağlar. Bu burgaç akımları mıknatıs üzerinde elektromanyetik kuvvet yaratır ve bu kuvvet mıknatısın hareketini durduracak şekilde etki gösterir. Bu şekilde viskoz sönümlemeye benzer sönümleme elde edilir. Bu tezde BAS kalıcı bir mıknatısın iletken bir tüp içine yerleştirilmesi ile elde edilmiştir. Sönümleme mekanizmasının sistem mimarisinin belirlenmesinin ardından AKS’nin analitik modeli hazırlandı. Bu model AKS’nin kütle, sönümleme katsayısı ve sertliğini içermektedir. Literatürde uyarımın frekansı arttıkça BAS’nin sönümleme katsayısının azaldığı bulundu. Buna sebep olan fenomen deri etkisidir. Deri etkisini içeren dinamik bir sönümleme katsayısı modeli bulundu. Deri etkisinin BAS üzerindeki etkisi bilinmesine rağmen, mıknatısın iletken tüp içinde hareket ettiği bir senaryoda sönümleme katsayısı ile deri etkisini ilişkilendiren detaylı bir çalışma bulunamamıştır. AKS’nin etkisini gözlemleyebilmek için doğal frekansı civarındaki dinamik karakteristik özelliklerinin AKS tarafından kontrol edileceği bir test yapısı gerekmektedir. Bu yapı olarak dikdörtgen bir kesite sahip olan basit bir konsol kiriş seçildi. Bu konsol kirişin ilk doğal frekansının kontrol edilmesi belirlendi. Konsol kirişin analitik modeli hazırlandı. Sonrasında, AKS ve konsol kirişin ilişkilendirilmesi AKS’nin konsol kirişe montajını simüle etmek için modellendi. Ardından, sistemin tepkisi modellendi. AKS’nin etkisini görebilmek için yalnızca konsol kirişin tepkisi de modellendi. Bu tepkiler harmonik tarama altında modellendi. AKS tasarımı maksimum BAS’yi elde edecek şekilde en iyileştirildi. AKS tasarımının sonrasında, AKS’nin durağan durum sönümleme katsayısını ve sistem tepkisini ölçmek için iki özel deney düzeneği tasarlandı. Deneysel sonuçların teorik sonuçlar ile uyumlu olduğu gösterildi. Dolayısıyla, BAS’ye dayalı bir AKS’nin başarıyla tasarlandığı, analiz edildiği ve test edildiği sonucuna varılabilir.tr_TR
dc.contributor.departmentMakine Mühendisliğitr_TR
dc.embargo.termsAcik erisimtr_TR
dc.embargo.lift2023-12-12T11:18:17Z
dc.fundingYoktr_TR


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record