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



Samankaltaiset tiedostot
VÄRÄHTELYMEKANIIKKA SESSIO 18: Yhden vapausasteen pakkovärähtely, transienttikuormituksia

3 SIGNAALIN SUODATUS 3.1 SYSTEEMIN VASTE AIKATASOSSA

5 YHDEN VAPAUSASTEEN YLEINEN PAKOTETTU LIIKE

Luento 7 Järjestelmien ylläpito

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

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

8 USEAN VAPAUSASTEEN SYSTEEMIN VAIMENEMATON PAKKOVÄRÄHTELY

Talousmatematiikan perusteet

ẍ(t) q(t)x(t) = f(t) 0 1 z(t) +.

Muuttuvan kokonaissensitiivisyyden mallinnus valvontaohjelman riskinarvioinnissa esimerkkinä munintaparvet

VÄRÄHTELYMEKANIIKKA SESSIO 02: Vapausasteet, värähtelyiden analysointi

Palkkielementti hum

VÄRÄHTELYMEKANIIKKA SESSIO 14: Yhden vapausasteen vaimeneva pakkovärähtely, harmoninen kuormitusheräte

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

VÄRÄHTELYMEKANIIKKA SESSIO 21: Usean vapausasteen systeemin liikeyhtälöiden johto Lagrangen

2.8 Mallintaminen ensimmäisen asteen polynomifunktion avulla

RATKAISUT: 10. Lämpötila ja paine

JLP:n käyttämättömät mahdollisuudet. Juha Lappi

a) Miksi signaalin jaksollisuus on tärkeä ominaisuus? Miten jaksollisuus vaikuttaa signaalin taajuussisältöön?

VAIHELUKKOTEKNIIKKA JA TAKAISINKYTKETYT DEMODULAATTORIT KULMAMODULAATION ILMAISUSSA

z = Amplitudi = itseisarvo ja vaihe = argumentti (arg). arg Piirretään vielä amplitudi- ja vaihespektri:

2 Taylor-polynomit ja -sarjat

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

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

Koska yhteys tavalliseen eksponenttifunktion sarjakehitelmään on selvä, asetetaan seuraava määritelmä.

VÄRÄHTELYMEKANIIKKA SESSIO 09: Yhden vapausasteen vaimeneva ominaisvärähtely

Variations on the Black-Scholes Model

Yhden vapausasteen värähtely - harjoitustehtäviä

ELEMENTTIMENETELMÄN PERUSTEET SESSIO 10: Avaruusristikon sauvaelementti.

X(t) = X 0 + tx 1 + t 2 X 2 + t 3 X ,

Eksponentti- ja logaritmiyhtälö

2. Tutki toteuttaako seuraava vapaassa tilassa oleva kenttä Maxwellin yhtälöt:

Rahoitusriskit ja johdannaiset Matti Estola Luento 5. Termiinihinnan määräytyminen

Vakuutusteknisistä riskeistä johtuvien suureiden laskemista varten käytettävä vakuutuslajiryhmittely.

Matemaattinen Analyysi

Rahoitusriskit ja johdannaiset Matti Estola. luento 12 Stokastisista prosesseista

Naulalevylausunto LL13 naulalevylle

VÄRÄHTELYMEKANIIKKA SESSIO 23: Usean vapausasteen vaimenematon ominaisvärähtely osa 1

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

Luento 11. Stationaariset prosessit

Luento 6 Luotettavuus ja vikaantumisprosessit

Naulalevylausunto Kartro PTN naulalevylle

VÄRÄHTELYMEKANIIKKA SESSIO 12: Yhden vapausasteen vaimenematon pakkovärähtely, harmoninen

KOHINA KULMAMODULAATIOISSA

Naulalevylausunto LL13 Combi naulalevylle

Johdatus lukuteoriaan Harjoitus 1 syksy 2008 Eemeli Blåsten. Ratkaisuehdotelma

11. Jatkuva-aikainen optiohinnoittelu

DEE Lineaariset järjestelmät Harjoitus 2, ratkaisuehdotukset. Johdanto differenssiyhtälöiden ratkaisemiseen

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

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

3 YHDEN VAPAUSASTEEN OMINAISVÄRÄHTELY

Ilpo Halonen Luonnehdintoja logiikasta 4. Luonnehdintoja logiikasta 4. Tautologioita 1. Tautologioita 3. Tautologioita 2. Johdatus logiikkaan

järjestelmät Luento 4

HARMONINEN VÄRÄHTELIJÄ

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

H(s) + + _. Ymit(s) Laplace-tason esitykseksi on saatu (katso jälleen kalvot):

funktiojono. Funktiosarja f k a k (x x 0 ) k

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

Osi+aisintegroin3. Palautetaan mieleen tulon derivoimissääntö:

t P1 `UT. Kaupparek. nro Y-tunnus Hämeenlinnan. hallinto- oikeudelle. Muutoksenhakijat. 1( UiH S<

Olkoot X ja Y riippumattomia satunnaismuuttujia, joiden odotusarvot, varianssit ja kovarianssi ovat

Johda jakauman momenttiemäfunktio ja sen avulla jakauman odotusarvo ja varianssi.

Piehingin osayleiskaava Kysely alueen asukkaille ja maanomistajille

1. Laske sivun 104 esimerkin tapaan sellainen likiarvo luvulle e, että virheen itseisarvo on pienempi kuin 10 5.

Sähköstatiikka ja magnetismi Kondensaattorit ja kapasitanssi

Yhteysopas. Windows-ohjeet paikallisesti liitettyä tulostinta varten. Mitä paikallinen tulostaminen on? Ohjelmiston asentaminen CD-levyltä

MAATALOUSYRITTÄJÄN ELÄKELAIN MUKAISEN VAKUUTUKSEN PERUSTEET

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

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

K-KS vakuutussumma on kiinteä euromäärä

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

VÄRÄHTELYMEKANIIKKA SESSIO 06: Ekvivalentti systeemi

Konvoluution laskeminen vaihe vaiheelta Sivu 1/5

DEE Lineaariset järjestelmät Harjoitus 5, harjoitustenpitäjille tarkoitetut ratkaisuehdotukset

Luento 2. S Signaalit ja järjestelmät 5 op TKK Tietoliikenne Laboratorio 1. Jean Baptiste Joseph Fourier ( )

Laplace-muunnos: määritelmä

INTERFERENSSIN VAIKUTUS LINEAARISESSA MODULAATIOSSA

ELEMENTTIMENETELMÄN PERUSTEET SESSIO 19: Gaussin integrointi emojanan alueessa.

Systeemimallit: sisältö

Tehtävä 2 Todista luennoilla annettu kaava: jos lukujen n ja m alkulukuesitykset. ja m = k=1

LAPUAN KAUPUNKI. LT 25x. AO e=0.20 KUORTANEENTIE I HONKIMÄEN RISTEYSALUE 8. LIUHTARIN KAUPUNGINOSA ASEMAKAAVAN KUMOAMINEN

RATKAISUT: 21. Induktio

a. Varsinainen prosessi on tuttua tilaesitysmuotoa:

REIKIEN JA LOVIEN MITOITUS

Signaalit aika- ja taajuustasossa

[ ] [ 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.

Vakuutusmatematiikan sovellukset klo 9-15

Ennen kuin mennään varsinaisesti tämän harjoituksen asioihin, otetaan aluksi yksi merkintätekninen juttu. Tarkastellaan differenssiyhtälöä

Sarjoja ja analyyttisiä funktioita

järjestelmät Luento 8

Luku 1: Järjestelmien lineaarisuus, differenssiyhtälöt, differentiaaliyhtälöt

VÄRÄHTELYMEKANIIKKA SESSIO 15: Yhden vapausasteen vaimeneva pakkovärähtely, roottorin epätasapaino ja alustan liike

Viitteet. Viitteet. Viitteet

Matematiikan tukikurssi: kurssikerta 12

Naulalevylausunto LL13 naulalevylle

NAULALIITOSTEN MITOITUS

Luento 10: Työ, energia ja teho. Johdanto Työ ja kineettinen energia Teho

ELEMENTTIMENETELMÄN PERUSTEET SESSIO 13: Avaruuskehän palkkielementti.

Tee konseptiin pisteytysruudukko! Muista kirjata nimesi ja ryhmäsi. Lue ohjeet huolellisesti

Ensimmäisen kertaluvun differentiaaliyhtälö on lineaarinen, jos se voidaan kirjoittaa muotoon. + p(x)y = r(x) (28)

Transkriptio:

7/ VÄRÄHTELYMEKANIIKKA SESSIO 7: Yhn vapausasn paovärähly, impulssiuormius ja Duhamlin ingraali IMPULSSIKUORMITUS Maanisn sysmiin ohisuva jasoon hrä on usin ajasa riippuva lyhyaiainn uormius. Ysinraisin ämän yyppinn uormius on impulsiivinn voima, jolla on hyvin suuri vaioarvo F hyvin lyhyn ajan. Dynamiiassa osoiaan, ä voiman F impulssi on sn aihuama sysmin liimäärän muuos. Kun x& ja x& 2 ova massan m nopu nnn impulsiivisn voiman vaiuusa ja sn jäln, on impulssin suuruus I F F m x& m x& () 2 Ylinn impulssiuormius aroiaa uvan uormiusilanna, jossa sysmiin vaiuaa hllä voima, jona impulssi on I F. Impulssin suuruull voiaan irjoiaa F() I F I lim F() (2) F Tarasllaan uvan 2 sysmin vasa, un siihn ohisuu hllä voima, jona impulssi on I F. Olaan, ä nnn impulssin vaiuusa sysmi on lvossa saaisssa asapainoasmassaan li x ( ) ja x &( ). Impulssin vaiuua sysmi saa aluilan x ( ) ja &( ), jossa siirymän jauvuun aia on x ( ) x Kuva. Impulssiuormius. ja aavan () pruslla x& ( ) / m. Vas on vaimnvaa ominaisvärählyä hn aluhojn muaissi. Kun vaimnnus on aliriiinn, on raaisu aiavälillä > sssion VMS9 aavojn (5) ja (6) pruslla m F() c x x() ζω Raaisua (3) sanoaan impulssivassi. Jos riyissi I F, on ysssä ysiöimpulssivas h() h() ζω (3) (4) Kuva 2. Sysmi. Kuvassa 3 on yypillinn ysiöimpulssivasn uvaaja.

7/2 h() Jos vaimnnusa i ol, on ζ ja ω ω, jolloin impulssivas ja ysiöimpulssivas ova x() (5) h() (6) 2 3 4 5 Kuva 3. Ysiöimpulssivas. DUHAMELIN INTEGRAALI Käyämällä hyväsi impulssiuormiusa vasaavaa siirymävasa (3) voiaan hiää ylismpin uormiusfunioin äsilyyn sopiva analyyinn raaisumnlmä. Tää mnlmää sanoaan Duhamlin ingraalisi. Sn avulla on mahollisa löyää siirymävasn analyyinn raaisu monssa apausssa. Kovin muiain uormiusfunioin analyyisn äsilyyn i Duhamlin ingraali sovllu, sillä mamaais laus ulva liian hanalisi, mua numrinn raaisu on silloinin mahollinn. Duhamlin ingraali prusuu yhnlasupriaasn, jon mnlmää voiaan sovlaa vain linaarisill sysmill. Tarasllaan uvassa 2 siyä jousi-massavaimnnin sysmiä, joa on alusi lvossa asapainoasmassaan, unns siihn vaiuaa uvan 4 muainn uormiushrä. Kuormius voiaan ulia sarjasi prääisiä impulssiuormiusia, joisa uvassa on siy milivalaisa hä s vasaava impulssi F() I F(s)s (7) s I F(s) s Täsä aihuuu sysmiin siirymävas x (), joa saaaan aavasa (3) oamalla huomioon, ä impulssi vaiuaa hllä s. Kuva 4. Duhamlin ingraali. x() F(s)s ζω ( s ) ( s) (8) Siirymävas x () hllä saaaan lasmalla yhn nnn hä ullin impulssin vaiuus. Tämä mris siä, ä aavassa (8) ingroiaan muuujan s suhn välillä, jolloin siis on ingroiassa vaio. Näin saaaan siirymävasn lasmissi aliriiisn vaimnnusn apausssa Duhamlin ingraali ζω ( s ) x () F(s) ( s)s (9)

7/3 Jos vaimnnusa i ol, on ζ ja ω ω ja aava (9) ysinraisuu muooon x () F(s)( s)s () Kaavoja (9) ja () voiaan sovlaa siirymävasn lasnaan, jos sysmi on hllä lvossa asapainoasmassaan. Jos aluho x( ) ja x& ( ) ova nollasa poiava, on raaisussa muana myös näin aluhojn muainn ominaisvärähly. Tällöin on aavan (9) raaisuun lisäävä sssion VMS9 aavojn (5) ja (6) muainn rmi ja raaisuun () sssion VMS7 aavan (9) muainn rmi. ESIMERKKI VMS7E F F() Sovllaan Duhamlin ingraalia uvan 5 olmiopulssiuormiusa vasaavan siirymävasn lasnaan, un vaimnnusa i ol ja sysmin aluho ova nollia. Kuormiusfunion laus on Kuva 5. Kolmiopulssi. F () F / > Kaavasa () suraa vassi aiavälillä F x() F s( s )s F ωs( s )s ωscosωss cosω ωsss jolloin on sovllu ominaisulmaaajuun määrilmää ja sinin vähnnyslasuaavaa. Vasn x () lausssa olva ingraali voiaan lasa osiaisingroinnilla. Rajojn sijoiamisn jäln saaaan ulos ωscosωss cosω ω ω ωs ss cosω ω Kun ulos sijoiaan vasn x () laussn ja sivnnään, ul raaisusi x() F ω Aiavälill > saaaan vasaavasi

7/4 x () F s( s )s sillä F (), un >. Ingraali on rajaa luuun oamaa sama uin llä alussa. Vasn x () laussi ul F x() ( cosω ) cosω( cosω ) ω ω ω Tämä saaaan rigonomrian avulla muooon F x () cosω( ) ( ) > ω ω Alla on siy siirymävasn uvaaja, un sysmin paramrilla on arvo m 33g, 5N/m, F 5N ja s. Tällöin on ω 2,39ra/ s ja τ,5s, jon uormiuspulssin soaia 2 τ..2 Siirymävasn uvaaja.. x ()..2.5.5 2 2.5 3 Esimrisä näyy Duhamlin ingraalin hious. Mlo ysinraisisain uormiusmallisa suraava hanala lasu.

7/5 HARJOITUS VMS7H F() I I 2 Kuvan 2 sysmin paramri ova m 5g, 2N/ m ja c Ns /m. Sysmiin vaiuaa asi prääisä impulssiuormiusa, join impulssi ova I 2Ns ja I 2 Ns. Raais sysmin siirymin laus, un a), 5 τ ja b) τ, jossa τ on sysmin ominaisvärähysaia. Piirrä siirymin uvaaja ja si niin masimioha ja -arvo. Vas. a) max,76s xmax,85m b) max,39s xmax,228m Vihj: HARJOITUS VMS7H2 F() F Kuvan 2 sysmiin ohisuu ohisn uvan muainn asluormius. Raais sysmin siirymävasn x () laus Duhamlin ingraalia äyän, un aluho ova nollia. Piirrä siirymävasn uvaaja, un m 33g, 5N/ m, F 5N ja vaimnnussuh ζ on a), 2, b), ja c). Tarisa ulos liiioson avulla. Kuina suuria ova masimisiirymä vrrauna arvoon F /, joa on saaisn voiman F aihuama jousn piuunmuuos? F ζω ζω Vas. x() cosω ω a) x max, 527 b) x max, 729 c) 2 x max Vihj: Liiioso: Doumni las jousi-massa-vaimnnin-sysmin siirymän Duhamlin ingraalisa, un sysmiin vaiuaa uormius F().