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Estratto del documento

1. equation of motion

2. eigenfrequency, damping ratio

3. regime solution

4. FP FT (transmitted force to the ground)

-kx + cẋ - Mẍ + mẍ + mω2y0cosωt = 0

(M + m)ẍ + cẋ + kx = mω2y0cosωt

2)

(M + m)ẍ + cẋ + kx = 0

x = X0eλt

[(M + m)λ2 + cλ + k] X0eλt = 0

λ1,2 = —c/2(M + m) ± √(—c/2(M + m))2 — k/M + m

undamped λ1,2 = ± i √(k/M + m) = ± iω0

h = c/2(M + m)ω0

3)

h ≥ eλt

  • x(t) = xs(t) + xp(t)

• b = 0

• c = 0

x0(t) = X0eλt

λ1,2 = ± iωn

  • xs(t) = X0ent + X0e—iωnt
  • = Acosωnt + Bsinωnt

xs(t) = —A0sinωt + Bcosωt

• 0 < h < 1

λ1,2 = —c/2(M + m) ± √(—c/2(M + m))2 — k/M + m

= —hω0 ± i√(ω02 — (hω0)2)

Xg(t) = e-h1ω0t(X01 + Xce1t)

+ e-h2ω0t(A cos ω1t + B sin ω1t)

decrease over time damping effect

i h = i

λ1,2 = -ω0 ± i ω

Xg(t) = A e-hω0t + B eω01t

(A + B) e-iω1t

h > i :

λ1,2 = -1/2Mrm ± √(1/2Mrm) k/Mrm

X0(t) = X01 eω1t + X02 eλ2t

Xp(t) = Xt ett

[-(Mrm) Ωe + i c Ω + k] ett = mΩ2Xe ett

= F0 ett

1

XI = -Ω2(Mrm) + i Ω c + k = F0

_G(Ω0) F0 _

4)

R(Ω) = kx + Cuż reaction forces

j = G(Ω) F0 e-iωtt

(k + i C, Ω)

[m1 0] [x1] = [3k - 2k] [x1] Fe eiωt

[0 m] [x2] -2k 3k] [x1] Fe eiωt

Free vibration

[M] x + [R] x = 0

(-ω2 [M] + [R] x = 0

det [ ω2[M] + [R] x ] = Ø

(mω2-K mω2-sk) = Ø

ω12 k

m

ω22 sk

m

m1x1 + k1xi + 2x(k(x1-x2) = F1 eiωt

m2x2 + k2x2 = 2x(x1-x2) = F2 eiωt

section B

  1. MB = 0
  2. We know M = EJ 2w / ∂x2
  3. Wz to 5 sin(θ) = 0 small angle sinθ' ≈ θ' ≈ tan θ = ∂w/∂x
  4. Wz(x2, t) = Wz(x2, t)A = 0 same displacement at B

section C

string → still no constraint on rotation (can rotate even if the constraint is a clamp)

no displacement

  1. A2 cos(βL) + B2 sin(βL) = 0

collect all BCs in matrix form

X = 0 TRIVIAL SOLUTION

det [H(ωi)] = 0 we obtain ωi (i = 1, 2, 3, … ∞ ) NATURAL FREQUENCIES

substitute ωi back to the matrix [H(ωi)] X' = 0

arbitrary choose Ai = 1 , use ωi and rescale [H(ωi)] X = 0

N(ωi) = [H(ωi)(2:6, 1)]

both expressions are ok

  1. boundary conditions on section A
  2. BC in section B

section B

TxL + F0 eiωt - k h W3|x=L - [dW3/dt]x=L, 0 - Tx|x=L - me[dW1/dt]x=u = 0

Where TxL = ES [d³W1/dx³]x=L eiωt

3rd eq = iω[ A2 cos βx + ... ] + D2 sh βyx eiωt

[d²W2/dt²] = -ω² [ ... ] eiωt

F

  • only appears in the sth BC (it is subjective, depends on the order of BCs)

X = [H(α)]⁻¹ F

H(α) X = F

2 possible conditions:

  • b negligible (as previous cases)
  • b not negligible (not ø)

w1(x, t) = An cos βx + Bn sin (βx) + Cn ch βx + Dn sh (βx) cos (ωt + φ)

w2(x2, t) = (An cos βx2 + Bn sin βx2 Cn ch βx2 + D2 sh β2) cos(ωt + φ)

Z(t) = Zc cos(ωt + φ) only in function of time single dof

4 unknowns ⟶ 9 boundary conditions

D = 1/2T [C]0 q̇ - 1/2T [C]S q

= 1/2T [C]I

[C]S is diagonal ⟹ linear combination of [M] and [K]

[C]I not diagonal ⟹ concentrated damping introduces extradiagonal terms

Virtual work

δL = F0 eint δWe eext

Q = (δL/δq̇)T

We = δWe/δq̇ - Φ2T δq

Q = (F0 eext, Φn (0) )T

= δ Φn (0) F0 eext

Φn = Φn (0) F0 eext

Math: a scalar transposed is the scalar itself

Lagrange Equation

d/dt (δT/δq̇)T - (δT/δq)T + (δU/δq)T = Q

Math: if [A] symmetric [A]T = [A]

d2xT[A]x/dt2 = ẋT[A]ṫ + ẋT[A]ẋ

= 2ẋT[A]

δT/δq̇ = [M] q̇

d/dt δT/δq̇ = [M] q̈

δT/δq = 0 ⟹ linear system

δU/δq = [C] q̇ ⟹ assuming [C] diagonal (neglecting extradiagonal terms)

δU/δq = [K] q

eom: [M] q̈ + [C] q̇ + [K] q = Q

mii q̈i + Ci q̇i + kii q = Qi ⟹ single DoF system

qi(t) = W(x,t) = Φ(x) Q(t)

known vector corresponding to the nth mode

convert it back to physical coordinates

different frequencies between the distributed load and the columns of winds

W1(x1, t) = [A1cos j1x + B1sin j1x + C1ch j1x + D1sh j1x] cos (wt+ϕ)

W2(x2, t) = [A2cos j2x + B2sin j2x + C2ch j2x + D2sh j2x] cos (wt+ϕ)

γ'' = m/EJ ω² same for both beams

section A

  1. W1|x1=0 = 0
  2. MAv = 0
  3. EJ ∂W1/∂x²|x=x1=0 = 0

section B

  1. W1|x=L = W2|x=x2=0
  2. ∂W1/∂x|x=L = ∂W2/∂x|x=x2=0
  3. TBar TBr - mB.(w2) (L)∂W2/∂x|x=x2=0 - kW2|x=x2=0 = 0
  4. MBr - MBe - JC ∂²W2/∂t∂x|x=x2=0 = 0

section C

  1. W2|x2=L = 0
  2. -MCe|x2=L = 0
  3. -EJ ∂W2/∂x²|x2=L = 0

[H(w)] ξ = 0

det [H(w)] = 0 → ωn n = 1, 2, ... ∞ → ϕn

discretization of the system Wnm → Ωnm Ωmax = 2 Ω

W1(x1, t) = [Φx(1) Qi(t)]

W2(x2, t) = [Φx(2) Qi(t)]

Φ =Φ₁(1)/Φ₁(2)Φ₂(1)/Φ₂(2)Φ₃(1)/Φ₃(2)... NMx1Q₁/Q₂/QMx1

Dettagli
Publisher
A.A. 2020-2021
25 pagine
SSD Ingegneria industriale e dell'informazione ING-IND/13 Meccanica applicata alle macchine

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher ingZ di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Dinamica dei sistemi meccanici e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Politecnico di Milano o del prof Melzi Stefano.