Modal test ve sonlu elemanlar metodu ile bir biyelin titreşim analizi

Bu çalışmada dört zamanlı dört silindire sahip benzinli bir motora ait biyelin titreşim özellikleri modal analiz yöntemi ile tespit edilmiştir. Literatür taraması incelendiğinde, modal analizin doğal frekanslar, sönüm oranları ve mod şekilleri gibi titreşimi ifade eden üç temel değişkenin elde edildiği çalışmalar olduğu görülmektedir. Bu kapsamda bu üç özellik deneysel modal analiz ve sonlu elemanlar metodu aracılığıyla elde edilmiştir. Deneysel modal analiz, deneyde kullanılan ip sayısında ve biyelin ölçüm konumlarında değişiklikler yapılarak gerçekleştirilmiştir. Bununla beraber, titreşim özellikleri elde edilecek malzemenin herhangi bir yöne hareketi kısıtlanmamış 6 serbestlik dereceli uzayda bulunduğu var sayıldığı için, sonlu elemanlar metodunda elastik ip bağlama metodu kullanılmamaktadır. Sonlu elemanlar metodu ve deneysel modal analiz ile elde edilen doğal frekans, mod şekli ve sönüm oranı değerleri karşılaştırılmıştır. Tasarlanan algoritma yardımıyla deneysel modal analize ait mod şekilleri elde edilmiştir. Sonlu elemanlar metodu için mod şekilleri de tasarlanan algoritma ile belirlenmiştir ve deneysel modal analizden elde edilen mod şekilleri ile karşılaştırılmıştır. Modal güvence matrislerinin eldesinde deneysel modal analize ait veri çiftleri için AutoMAC yöntemi kullanılmıştır. Deneysel modal analiz ile sonlu elemanlar metoduna ait verilerin karşılaştırması için ise CrossMAC yöntemi ile modal güvence matrisleri hesaplanmıştır. Sonuç olarak, söz konusu biyele ait titreşim özellikleri çeşitli metotlarla belirlenmiş ve bu metotların kendi içlerinde karşılaştırmaları yapılmıştır. Deneysel modal analiz ve FEM ile elde edilen doğal frekans değerlerinin ilk üç mod için birbirine oldukça yakın olduğu görülmüştür. Ayrıca, elde edilen doğal frekansların, bir motorun kullanımdaki devir aralıklarıyla çakışmadığı tespit edilmiştir. Böylelikle motorun herhangi bir çalışma devrinde rezonans söz konusu olmayacağı anlaşılmıştır. Deneysel modal analiz ve FEM ile elde edilen sönüm oranları arasındaki fark, yerçekimsiz ve kısıtsız şartlar ile maddesel ortamdaki malzemenin yapabileceği sönümün önemli ölçüde farklı olacağını göstermektedir. Pratikte kullanılabilecek sönüm oranı değerlerinin, deneysel modal analizden elde edilen sönüm oranları olması gerekir, çünkü bir biyelin maddesel ortamda sahip olduğu titreşim karakteristikleri, kullanım durumundaki karakteristiklerine daha yakındır. Elde edilen çok sayıda veri ve yapılan değerlendirmeler ışığında bir biyele ait tüm bu özelliklerin pratikte ne anlama geldikleri bu tezin içerisinde detaylıca açıklanmıştır. Anahtar Kelimeler: Modal Analiz, Biyel, Frekans Cevap Fonksiyonu, Sonlu Elemanlar Metodu, Modal Güvence Matrisi