VÄRÄHTELYMEKANIIKKA SESSIO 18: Yhden vapausasteen pakkovärähtely, transienttikuormituksia



Samankaltaiset tiedostot
VÄRÄHTELYMEKANIIKKA SESSIO 17: Yhden vapausasteen pakkovärähtely, impulssikuormitus ja Duhamelin integraali

Yhden vapausasteen värähtely - harjoitustehtäviä

5 YHDEN VAPAUSASTEEN YLEINEN PAKOTETTU LIIKE

VÄRÄHTELYMEKANIIKKA SESSIO 19: Usean vapausasteen systeemin liikeyhtälöiden johto Newtonin lakia käyttäen

8 USEAN VAPAUSASTEEN SYSTEEMIN VAIMENEMATON PAKKOVÄRÄHTELY

( ) 5 t. ( ) 20 dt ( ) ( ) ( ) ( + ) ( ) ( ) ( + ) / ( ) du ( t ) dt

JLP:n käyttämättömät mahdollisuudet. Juha Lappi

Arvio Suomen ei-päästökauppasektorin pitkän ajan tavoitteesta ja päästöistä vuoteen 2030 TUTKIMUSRAPORTTI VTT-R

järjestelmät Luento 4

W dt dt t J.

Rahoitusriskit ja johdannaiset Matti Estola. luento 13 Black-Scholes malli optioiden hinnoille

( ) ( ) 2. Esitä oheisen RC-ylipäästösuotimesta, RC-alipäästösuotimesta ja erotuspiiristä koostuvan lineaarisen järjestelmän:

VÄRÄHTELYMEKANIIKKA SESSIO 16: Yhden vapausasteen vaimeneva pakkovärähtely, yleinen jaksollinen kuormitus

VÄRÄHTELYMEKANIIKKA SESSIO 14: Yhden vapausasteen vaimeneva pakkovärähtely, harmoninen kuormitusheräte

VÄRÄHTELYMEKANIIKKA SESSIO 13: Yhden vapausasteen vaimenematon pakkovärähtely, herätteenä roottorin epätasapaino tai alustan liike

6.4 Variaatiolaskennan oletusten rajoitukset. 6.5 Eulerin yhtälön ratkaisuiden erikoistapauksia

6 JÄYKÄN KAPPALEEN TASOKINETIIKKA

VÄRÄHTELYMEKANIIKKA SESSIO 12: Yhden vapausasteen vaimenematon pakkovärähtely, harmoninen

Huomaa, että aika tulee ilmoittaa SI-yksikössä, eli sekunteina (1 h = 3600 s).

Johda jakauman momenttiemäfunktio ja sen avulla jakauman odotusarvo ja varianssi.

VÄRÄHTELYMEKANIIKKA SESSIO 21: Usean vapausasteen systeemin liikeyhtälöiden johto Lagrangen

(1 + i) + JA. t=1. t=1. (1 + i) n (1 + i) n. = H + k (1 + i)n 1 i(1 + i) n + JA

Tuottavuustutkimukset menetelmäseloste

z z 0 (m 1)! g(m 1) (z0) k=0 Siksi kun funktioon f(z) sovelletaan Cauchyn integraalilausetta, on voimassa: sin(z 2 dz = (z i) n+1 k=0

Rahoitusriskit ja johdannaiset Matti Estola. luento 12 Stokastisista prosesseista

b) Ei ole. Todistus samaan tyyliin kuin edellinen. Olkoon C > 0 ja valitaan x = 2C sekä y = 0. Tällöin pätee f(x) f(y)

Kommenttiversio SUOJAAMATTOMAN LIIMAPUUPALKIN PALOMITOITUS LUOKKAAN R 60

Monisilmukkainen vaihtovirtapiiri

Dynaaminen optimointi ja ehdollisten vaateiden menetelmä

RATKAISUT: 10. Lämpötila ja paine

Systeemimallit: sisältö

Flow shop, työnvaiheketju, joustava linja, läpivirtauspaja. Kahden koneen flow shop Johnsonin algoritmi

Tasaantumisilmiöt eli transientit

Täydennetään teoriaa seuraavilla tuloksilla tapauksista, joissa moninkertaisen ominaisarvon geometrinen kertaluku on yksi:

järjestelmät Diskreettiaikaiset järjestelmät aikatason analyysi DEE Lineaariset järjestelmät Risto Mikkonen

Tilausohjatun tuotannon karkeasuunnittelu. Tilausohjatun tuotannon karkeasuunnittelu

x v1 y v2, missä x ja y ovat kokonaislukuja.

RATKAISUT: 21. Induktio

Ene , Kuivatus- ja haihdutusprosessit teollisuudessa, Laskuharjoitus 5, syksy 2015

VÄRÄHTELYMEKANIIKKA SESSIO 02: Vapausasteet, värähtelyiden analysointi

Vakuutusmatematiikan sovellukset klo 9-15

2.8 Mallintaminen ensimmäisen asteen polynomifunktion avulla

Pyramidi 3 Analyyttinen geometria tehtävien ratkaisut sivu 139 Päivitetty a) 402 Suplementtikulmille on voimassa

MATEMATIIKAN KOE, PITKÄ OPPIMÄÄRÄ HYVÄN VASTAUKSEN PIIRTEITÄ

SYMBOLIVIRHETODENNÄKÖISYYDESTÄ BITTIVIRHETODENNÄKÖISYYTEEN

TKK Tietoliikennelaboratorio Seppo Saastamoinen Sivu 1/5 Konvoluution laskeminen vaihe vaiheelta

järjestelmät Luku 2 Diskreettiaikaiset järjestelmät - aikataso DEE Lineaariset järjestelmät Risto Mikkonen

2. Suoraviivainen liike

[ ] [ 2 [ ] [ ] ( ) [ ] Tehtävä 1. ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2( ) = 1. E v k 1( ) R E[ v k v k ] E e k e k e k e k. e k e k e k e k.

2. Laskuharjoitus 2. siis. Tasasähköllä Z k vaipan resistanssi. Muilla taajuuksilla esim. umpinaiselle koaksiaalivaipalle saadaan = =

MAB7 Talousmatematiikka. Otavan Opisto / Kati Jordan

5. Vakiokertoiminen lineaarinen normaaliryhmä

12. ARKISIA SOVELLUKSIA

SUOJAAMATTOMAN LIIMAPUUPALKIN PALOMITOITUS LUOKKAAN R 60

MAT Fourier n menetelmät. Merja Laaksonen, TTY 2014

REIKIEN JA LOVIEN MITOITUS

HARMONINEN VÄRÄHTELIJÄ

b 4i j k ovat yhdensuuntaiset.

LEVYSUOJATUN PALKKIVÄLIPOHJAN PALOMITOITUS LUOKKAAN R 60

Juuri 13 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty Kertaus. K1. A: III, B: I, C: II ja IV.

Konvoluution laskeminen vaihe vaiheelta Sivu 1/5

Tiedonhakumenetelmät Tiedonhakumenetelmät Helsingin yliopisto / TKTL. H.Laine 1. Todennäköisyyspohjainen rankkaus

2 Taylor-polynomit ja -sarjat

( ) ( ) x t. 2. Esitä kuvassa annetun signaalin x(t) yhtälö aikaalueessa. Laske signaalin Fourier-muunnos ja hahmottele amplitudispektri.

S Signaalit ja järjestelmät Tentti

Ylioppilastutkintolautakunta S tudentexamensnämnden

RF-Tekniikan Perusteet II

Mittaustekniikan perusteet, piirianalyysin kertausta

a. Varsinainen prosessi on tuttua tilaesitysmuotoa:

Runkomelu. Tampereen kaupunki Juha Jaakola PL Tampere

Luento 11. Stationaariset prosessit

9. Epäoleelliset integraalit; integraalin derivointi parametrin suhteen. (x + y)e x y dxdy. e (ax+by)2 da. xy 2 r 4 da; r = x 2 + y 2. b) A.

OSINKOJEN JA PÄÄOMAVOITTOJEN VEROTUKSEN VAIKUTUKSET OSAKKEEN ARVOON

BETONI-TERÄS LIITTORAKENTEIDEN SUUNNITTELU EUROKOODIEN MUKAAN (TTY 2009) Betonipäivät 2010

ETERAN TyEL:n MUKAISEN VAKUUTUKSEN ERITYISPERUSTEET

Naulalevylausunto LL13 naulalevylle

Luento 4. Fourier-muunnos

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet Esimerkkejä ym., osa I

Kolmivaihejärjestelmän oikosulkuvirran laskemista ja vaikutuksia käsitellään standardeissa IEC-60909, , , 60781, ja

9 Lukumäärien laskemisesta

å å å ù ú û PU-solmujen pätötehoista saadaan 3 yhtälöä. , missä P2i on solmusta 2 lähtevän johdon teho.

4.7 Todennäköisyysjakaumia

Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Ratkaisut 1. viikolle /

SATE1050 Piirianalyysi II syksy 2016 kevät / 6 Laskuharjoitus 10 / Kaksiporttien ABCD-parametrit ja siirtojohdot aikatasossa

Rakennusosien rakennusfysikaalinen toiminta Ralf Lindberg Professori, Tampereen teknillinen yliopisto

Talousmatematiikan perusteet

Talousmatematiikan verkkokurssi. Koronkorkolaskut

2. Taloudessa käytettyjä yksinkertaisia ennustemalleja. ja tarkasteltavaa muuttujan arvoa hetkellä t kirjaimella y t

Naulalevylausunto Kartro PTN naulalevylle

1. Todista/Prove (b) Lause 2.4. käyttäen Lausetta 2.3./by using Theorem b 1 ; 1 b + 1 ; 1 b 1 1

KANTOAALTOMODULOIDUN KAISTANPÄÄSTÖSIGNAALIN (BANDPASS) JA KANTATAAJUISEN (BASEBAND) SIGNAALIN AMPLITUDISPEKTRIT

joka on separoituva yhtälö, jolla ei ole reaalisia triviaaliratkaisuja. Ratkaistaan: z z(x) dx =

Silloin voidaan suoraan kirjoittaa spektrin yhtälö käyttämällä hyväksi suorakulmaisen pulssin Fouriermuunnosta sekä viiveen vaikutusta: ( ) (

f x dx y dy t dt f x y t dx dy dt O , (4b) . (4c) f f x = ja x (4d)

Diskreetillä puolella impulssi oli yksinkertainen lukujono:

Seinämien risteyskohdat

DEE Lineaariset järjestelmät Harjoitus 4, ratkaisuehdotukset

Vakuutusteknisistä riskeistä johtuvien suureiden laskemista varten käytettävä vakuutuslajiryhmittely.

Luento 9. Epälineaarisuus

YKSISIVUKAISTAMODULAATIO (SSB)

Transkriptio:

8/ VÄRÄHTELYMEKANIIKKA SESSIO 8: Yhen vapausaseen paovärähely, ransieniuormiusia JOHDANTO c m x () Kuva. Syseemi. Transieniuormiusella aroieaan uormiusheräeä, joa aiheuaa syseemiin lyhyaiaisen liieilan. Transieniuormiuselle on yypillisä nopea asvu suurimpaan arvoonsa ja usein lyhyaiainen vaiuus. Kuormiusa voiaan mallinaa monella eri avalla, joisa ässä arasellaan olmea esimeriapausa, aseluormiusa, suoraulmaisa pulssiuormiusa ja ramppiuormiusa. Kuormiusen oleeaan vaiuavan uvan muaiseen jousimassa-vaimennin syseemiin, jossa eriyisapausessa voi olla vaimennusvaio c =. ASKELKUORMITUS Aseluormius aroiaa uvan muaisa ilannea, jossa syseemiin vaiuaa heellä = äillisesi voima, joa ämän jäleen pysyy vaiona. Syseemin liieyhälö on m& x + c x& + x = () Kuva. Aseluormius. Oleeaan, eä syseemi on ennen uormiusen vaiuusa levossa eli x ( ) = ja x & ( ) =. Yhälön () raaisu on muooa x = x h + xp, missä x h on session VMS9 aavan (5) muaisa ominaisvärähelyä vaimennusen ollessa aliriiinen. Ysiyisraaisu x p on xp = / () Liieyhälön yleisesi raaisusi ulee näin ollen x() = + e ζ ( A sin + A cos ) 3 4 (3), saaaan aseluormius- Kun vaio A 3 ja A 4 lasean aluehoisa x () = ja x &() = a vasaavasi siirymävaseesi x() = e ζ ζ sin + cos (4)

8/ Dynaamisa uormiusa uiaessa voiaan määriellä vahvisuserroin M (), joa eroo, miä on ynaamisen siirymävaseen suhe vasaavaan saaiseen siirymävaseeseen. Tässä apausessa vahvisuserroin on M() = x() /( / ) = x() / (5) jossa = / on saaisen voiman aiheuama siirymä. Kaavan (4) peruseella on M() = e ζ ζ sin + cos (6) M().5 ( a) ζ =, ( b) ζ = M().5.5 3 4 5 6.5 3 4 5 6 Kuvassa 3 (a) on esiey yypillinen vahvisuseroimen uvaaja ajan funiona. Koha M () = vasaa saaisa siirymää. Kosa uormius vaiuaa äillisesi, on siirymässä ylilyöni saaisen siirymän ohi, minä jäleen syseemi palaa saaiseen siirymään vaimenevaa värähelyä suoriaen. Vaimennusen suuruus määrää ylilyönnin määrän ja nopeuen, jolla värähely vaimenee ohi saaisa siirymäarvoa. Jos vaimennusa ei ole, on ζ = ja yhälösä (6) seuraa vahvisuserroin M() Kuva 3. Vahvisuserroin. = cos (7) joa on esiey uvassa 3 (b) ja M max =. Äillisesi vaiuavan voiman aiheuaman siirymän masimi vaimenamaomassa syseemissä on siis asinerainen saaiseen siirymään verrauna. Sama päee myös rasiusiin. Suunnielussa voiaan äyää varmuua oamaan huomioon uormiusen yhäinen vaiuus. Vaimennus pienenää ää vaiuusa, uen uvasa 3 (a) nähään, mua eroimen äyö on varmalla puolella. SUORAKULMIOPULSSIKUORMITUS Suoraulmiopulssiuormius aroiaa uvan 4 muaisa uormiusa, jossa voima alaa äillisesi vaiuaa heellä = ja pysyy sen jäleen vaiona, unnes heellä = voiman vaiuus äillisesi laaa. Liieyhälö on ässä uormiusapausessa

8/3 () m & x + c x& + x = (8) > Kuva 4 Suoraulmiopulssi. Syseemi on ennen uormiusen vaiuusa levossa eli x ( ) = ja x & ( ) =. Liieyhälön raaisu on aiavälillä aavan (4) muainen. Väliä > vasaava raaisu saaaan lisäämällä aavan (4) raaisuun heellä alava aseluormius, josa seuraa x() ζ ( ζ ζ ) ζ = e sin( ) + cos( ) e sin + cos (9) Dynaamisesi vahvisuseroimesi () = x()/( / ) ulee näin ollen M e M() = e ζ ζ ( ) ζ ζ sin + cos sin ( ) + cos ( ) e ζ ζ sin + cos > () Jos vaimennusa ei ole, on ζ = ja vahvisuserroin menee muooon cos M () = () cos( ) cos >.5 = 6τ / 5.5 = 6τ / 5.5.5.5.5 = τ / 7 = τ / 7 / 7 6 / 5 / τ / 7 6 / 5 / τ.5.5.5 3.5.5.5 3 Kuva 5. Vahvisuserroin.

8/4 Kuvassa 5 (a) on vahvisuseroimen () uvaaja uormiuspulssin esoajan arvoilla τ / 7 ja 6τ / 5, un ζ =, (τ on ominaisvärähysaia). Kuvassa 5 (b) on vasaava uvaaja vaimenemaomassa apausessa ζ =. Tapausessa = τ / 7 masimiampliui esiinyy uormiusen poisumisen jäleen alueella >. Tapausessa = 6 τ / 5 masimiampliui esiinyy uormiusen vaiuusaiana välillä. Syseemin masimi siirymä voi siis esiinyä uormiusen poisumisen jäleen, jos on riiävän pieni. RAMPPIKUORMITUS Ramppiuormius on esimerisi uvan 6 muainen uormiusilanne, jossa uormius asvaa lineaarisesi arvoon ajan uluessa, minä jäleen se on vaio. Kuormiusen nousuvaihea voiaisiin uvaa myös jollain epälineaarisella funiolla. Liieyhälö on () Kuva 6. Ramppiuormius. / m & x + c x& + x = () > Kun syseemi on ennen uormiusen vaiuusa levossa, ova alueho x () = ja x &() =. Liieyhälön () raaisu on aiavälillä x() c + e = ζ ( A sin + A cos ) (3) missä vaio A ja A saaaan aluehoisa x () = ja x &() =. Välillä > raaisu on () ζ ( ) = + e [ B sin ( ) + B cos ( ) ] x (4) Vaio B ja B saaaan aluehoisa x () = x ja x &() = x&, missä x ja x& laseaan raaisusa (3). Taraseluisa ulee vaimenneussa apausessa melo piä, joen yyyään ässä vaimenemaoman apausen uimiseen. Kun c =, ulee raaisusi + A sin + A cos x () = (5) + B sin( ) + B cos( ) > Aluehoisa x () = ja x & () = seuraa vaioille A ja A arvo A = A =.

8/5 Heen aluehoisi ulee x () = sin ja x& () = cos, jois- = B cos ja B = sin. a saaaan vaioille B ja B arvo Sijoiamalla vaio raaisuun (5) ja sievenämällä ulosa ulee siirymälle raaisu sin x () = (6) + [ sin( ) sin] > Dynaamisesi vahvisuseroimesi () = x()/( / ) ulee näin ollen M sin M () = (7) + [ sin( ) sin ] > M().5.5 3 4 5 6 / Kuva 7. Vahvisuserroin. =, 5τ =, τ Vahvisuserroin (7) on esiey uvassa 7 nousuajan arvoilla, τ ja,5 τ, jossa τ on ominaisvärähysaia. Kuvaajisa voiaan pääellä, eä vahvisuseroimen masimi M max on siä suurempi, miä pienempi on. Ääriapausessa = on M max =, jolloin yseessä on aseluormius. Jos >> τ, on ylilyöni saaisesa siirymäsä / pieni. Jos nousuaia on suuruusluoaa 3 τ, voiaan uormiusa piää saaisena ja ynaamise vaiuuse jäää oamaa huomioon.

8/6 ESIMERKKI VMS8E Kuvan syseemin parameri ova m = 5g, = N/ m ja c = Ns / m. Alueho ova x () = ja x &() =. Kuormiusena on uvan 6 ramppiuormius, jona = N ja nousuaia on a) =, τ ja b) =, 5 τ (τ on ominaisvärähysaia). Laai Mahcaoumeni, joa raaisee siirymän x () lauseeen aavoisa (3) ja (4) ja piirää sen uvaajan sopivalla aiavälillä. Doumenin ulee lasea vielä nopeus v () ja iihyvyys a() ja piirää niien uvaaja. Raaisu: Kyseinen oumeni on liieieosona. Seuraavassa on oeia oumenisa ja sen anamisa uloseisa. Kuvaajissa sininen pysyviiva on rampin nousuajan ohalla. a) m:= 5 g := N m c := Ns m := N ORIGIN:= := m c ζ := m := ζ τ := π := :=. τ = ra s ζ =. = 9.89975 ra s τ =.346s = 5mm =.683s. Asema x() x () x () ().75.5.5..39.59.79.98.8.37.57,, Nopeus v() v () v ().5.5..39.59.79.98.8.37.57,

8/7 Kiihyvyys a() a () a ()..39.59.79.98.8.37.57, b) m:= 5 g := N m c := Ns m := N ORIGIN:= := m c ζ := m := ζ τ := π := :=.5 τ = ra s ζ =. = 9.89975 ra s τ =.346s = 5mm =.474s.6 Asema x() x () x () ().45.3.5..39.59.79.98.8.37.57,,. Nopeus v() v () v ().....39.59.79.98.8.37.57,

8/8 Kiihyvyys a() a () a ().5 4..39.59.79.98.8.37.57, HARJOITUS VMS8H ()/N /s,, Kuvan syseemiin vaiuaa oheisessa uvassa esiey uormiusheräe. Syseemi on ennen uormiusen vaiuusa levossa asapainoasemassaan. Kirjoia siirymän x () lausee aseluormiusen raaisua (4), ramppiuormiusen raaisua (6) seä yheenlasuperiaaea hyväsi äyäen. Piirrä siirymän uvaaja aiavälillä [, τ ]. Syseemin parameri ova m = 4g, = 3N / m ja c =. Vas. Vihjee: HARJOITUS VMS8H ()/N /s,, Kuvan syseemiin vaiuaa oheisessa uvassa esiey uormiusheräe. Syseemi on ennen uormiusen vaiuusa levossa asapainoasemassaan. Kirjoia siirymän x () lausee ramppiuormiusen raaisua (6) ja yheenlasuperiaaea hyväsi äyäen. Piirrä siirymän uvaaja aiavälillä [, τ ]. Syseemin parameri ova m = 4g, = 3N / m ja c =. Vas. Vihjee: