Skip to main content
SUPERVISOR
Saeed ZeiaeiRad,Hassan Nahvi,Mostafa Ghayour
سعید ضیائی راد (استاد مشاور) حسن نحوی (استاد راهنما) مصطفی غیور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Shima Alahdadi
شیما اله دادی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Vibration analysis of a moving mass on a plate in a curve path
Rectangular plates, because of their vast application in various engineering fields such as: civil engineering, mechanics, and aerospace, have always received a considerable attention by designers and researchers. Of these applications one can refer to their use in bridges and aircraft carriers. In this research the classic plate has been studied. Since in the classic plate theory the effect of shear deformation and inertial rotation has been ignored, using this theory for thick plates leads to considerable errors. Vibrational behavior of plates under the moving load and moving mass is investigated. The paths considered in this study include straight and circular paths. At the first part, the equations for mass and plate are obtained by Newton Euler method and in the second part the motion equations of plate and mass separately extracted in the same method. Solving these equations are done by using ode45 in Matlab software. By increasing the speed of the mass in the direct path, the maximum displacement of the plate occurs when the mass exits on the plate. In other words, the maximum displacement happens during free vibration of the plate. The effect of mass value passing over the plate has also been examined and it was seen that with increasing the mass, the displacement of the plate has increased, especially the displacement in the case of moving mass was more than that in the case of moving load. Likewise, in circular path the effect of different angular velocity on the plate’s response was investigated. It was observed that maximum displacement happened at a specific angular velocity; which is resonance. Also, it was seen that when moving load assumption was considered rather than moving mass, resonance would always occur at a particular angular velocity which was independent at the load value. In other words, considering the moving load, for all loads resonance happened at 0.25 of first natural frequency of plate while for the moving mass this ratio would reduce by increasing the mass. Further at a special load, it was observed that increasing the path radius didn’t affect the angular velocity of resonant mode, while in the moving mass case resonance occurred at a higher angular velocity. The second part of the research aimed to obtain exact equations and forces exerted on the mass and plate using Newton's second law. When the mass starts moving on the plate, the external forces exerted on the moving mass would affect the plate movement. Also the vibrational responses of the plate were obtained in different states such as applying force in different direction to the mass and giving the initial speed to it. It could be seen that when the constant external force without the effect of the friction is exerted in the straight line, the mass would start moving with a constant acceleration. When an external force is exerted perpendicular to the direction of movement, with an initial speed, the mass would start moving in a circular path. Finally, the friction between the mass and the plate is taken into account; then, its effect on plate response and mass path is investigated. It was seen that with increasing the friction coefficient, the speed of the moving mass along the path decreased. In other words, with taking the frictional force, the mass traversed a shorter path and in the circular path the mass geted closer to the center of the circle. Keywords: Moving mass, Moving load, Thin plate, Vibration analysis, Friction.
صفحات مستطیلی به دلیل کاربرد وسیع در شاخه‌های مختلف مهندسی مانند عمران، مکانیک و هوافضا همواره مورد توجه طراحان و پژوهشگران بوده است. از جمله کاربردهای آن می توان در پل ها وعرشه ناو های هواپیمابر نام برد. در این تحقیق صفحه کلاسیک مورد بررسی قرار می گیرد. از آن جایی که در تئوری صفحه کلاسیک از اثر تغییر شکل برشی و اینرسی دورانی صرف نظر می‌شود، استفاده از این تئوری برای صفحات با ضخامت زیاد منجر به خطاهای قابل توجهی می‌شود. صفحات، تحت عبور بار و جرم بوده و رفتار ارتعاشی آن‌ها مورد بررسی قرار می گیرد. مسیرهایی که برای این تحقیق در نظر گرفته شده است، مسیرهای مستقیم و دایره‌ای شکل اند. در بخش اول معادلات برای جرم و صفحه به روش نیوتن اویلر به دست می آید و در بخش دوم معادلات حرکت صفحه و جرم به طور جداگانه با همین روش استخراج می شود. حل این معادلات با کدنویسی در متلب و حلگر ode45 صورت گرفته است. دیده می شود با افزایش سرعت جرم در مسیر مستقیم، بیشینه ‌جابه‌جایی صفحه هنگامی اتفاق می‌افتد که جرم از صفحه خارج شده است و به‌عبارتی در ارتعاشات آزاد صفحه بیشینه جابه‌جایی رخ می‌دهد. تاثیر اندازه جرم عبوری از روی صفحه نیز مورد مطالعه قرار گرفت و مشاهده گردید که با افزایش جرم، جابه جایی صفحه مخصوصا در حالت عبور جرم نسبت به عبور بار بیشتر می شود. در مسیر دایره‌‌ای شکل نیز تاثیر سرعت زاویه‌ای‌های مختلف بر پاسخ صفحه مورد بررسی قرار گرفت و نتایج نشان داد که در یک سرعت زاویه‌ای خاص، ماکزیمم جابه‌جایی اتفاق می افتد که تشدید رخ داده است. همچنین دیده شد که در حالتی که فرض عبور بار به جای عبور جرم در نظر گرفته شود همواره تشدید در یک سرعت زاویه ای خاصی اتفاق می افتد که مستقل از اندازه بار عبوری است. به عبارتی در حالت عبور بار تشدید برای همه بارها در 25/0 فرکانس طبیعی اول صفحه اتفاق می افتد و در حالی که در عبور جرم این نسبت با افزایش جرم عبوری کوچک تر می شود. همچنین دیده می شود که افزایش شعاع مسیر حرکت در یک بار خاص در حالت عبور بار تاثیری بر اندازه سرعت زاویه ای در حالت تشدید ندارد در حالی که در عبور جرم در سرعت زاویه ای بالاتری تشدید اتفاق می افتد. در بخش دوم تحقیق سعی در به‌دست آوردن معادلات دقیق و نیروهای وارد بر جرم و صفحه از قانون دوم نیوتن می باشد. هنگامی که جرم روی صفحه شروع به‌ حرکت می‌کند، نیروهای خارجی وارد بر جرم متحرک بر حرکت صفحه اثر می‌گذارد. همچنین پاسخ‌های ارتعاشی صفحه در حالت‌های مختلفی مانند: وارد کردن نیرو در جهت‌های مختلف به جرم و دادن سرعت اولیه به جرم در لحظه شروع حرکت به دست می آید. هنگامی که در راستای مسیر نیروی ثابت خارجی به جرم به فرض ناچیز بودن اثر اصطکاک، وارد شود، جرم باشتاب ثابت شروع به حرکت می نماید. هنگامی که در راستای عمود بر مسیر نیرویی وارد شود، با داشتن یک سرعت اولیه شروع به حرکت در مسیر دایره ای می کند. در آخر بین جرم و صفحه اصطکاک در نظر گرفته می شود و تاثیر آن بر پاسخ صفحه و همچنین مسیر جرم بررسی می شود. مشاهده گردید با افزایش ضریب اصطکاک سرعت جرم متحرک در طول مسیر کاهش می یابد. به عبارتی در یک زمان مشخص با فرض اثر اصطکاک جرم متحرک مسیر کمتری را می پیماید و در مسیر دایره ای جرم به سمت مرکز دایره نزدیک می شود. کلمات کلیدی : جرم متحرک، بار متحرک، صفحه نازک، تحلیل ارتعاشی، اصطکاک

ارتقاء امنیت وب با وف بومی