DRGANIA MECHANICZNE. materiały uzupełniające do ćwiczeń. Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych studia inżynierskie



Podobne dokumenty
Ćwiczenie: "Ruch harmoniczny i fale"

Materiały pomocnicze 8 do zajęć wyrównawczych z Fizyki dla Inżynierii i Gospodarki Wodnej

Wyznaczanie współczynnika sprężystości sprężyn i ich układów

2.Prawo zachowania masy

WYZNACZANIE PRZYSPIESZENIA ZIEMSKIEGO ZA POMOCĄ WAHADŁA REWERSYJNEGO I MATEMATYCZNEGO

Kratownice Wieża Eiffel a

PL B BUP 19/04. Sosna Edward,Bielsko-Biała,PL WUP 03/10 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11)

Badanie silnika asynchronicznego jednofazowego

MATEMATYKA 4 INSTYTUT MEDICUS FUNKCJA KWADRATOWA. Kurs przygotowawczy na studia medyczne. Rok szkolny 2010/2011. tel

Spis treści Wykład 3. Modelowanie fal. Równanie sine-gordona

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII

tel/fax lub NIP Regon

Projekt MES. Wykonali: Lidia Orkowska Mateusz Wróbel Adam Wysocki WBMIZ, MIBM, IMe

Lekcja 173, 174. Temat: Silniki indukcyjne i pierścieniowe.

UKŁAD ROZRUCHU SILNIKÓW SPALINOWYCH

Wyznaczenie sprawności grzejnika elektrycznego i ciepła właściwego cieczy za pomocą kalorymetru z grzejnikiem elektrycznym

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII

SCENARIUSZ LEKCJI Liceum

40. Międzynarodowa Olimpiada Fizyczna Meksyk, lipca 2009 r. ZADANIE TEORETYCZNE 2 CHŁODZENIE LASEROWE I MELASA OPTYCZNA

POMIARY WIELKOŚCI NIEELEKTRYCZNYCH

Od redakcji. Symbolem oznaczono zadania wykraczające poza zakres materiału omówionego w podręczniku Fizyka z plusem cz. 2.

10 RUCH JEDNOSTAJNY PO OKRĘGU

( 5 4 ) Sposób i urządzenie do sterowania dźwigiem, zwłaszcza towarowym,

Jan Olek. Uniwersytet Stefana Kardynała Wyszyńskiego. Procesy z Opóźnieniem. J. Olek. Równanie logistyczne. Założenia

Transport Mechaniczny i Pneumatyczny Materiałów Rozdrobnionych. Ćwiczenie 2 Podstawy obliczeń przenośników taśmowych

Wymagania edukacyjne z fizyki do gimnazjum Gimnazjum Sióstr Salezjanek w Ostrowie Wielkopolskim

KONKURS PRZEDMIOTOWY Z FIZYKI dla uczniów gimnazjów województwa lubuskiego 23 marca 2012 r. zawody III stopnia (finałowe)

Projektowanie Systemów Elektromechanicznych. Przekładnie dr inż. G. Kostro

CHARAKTERYSTYKI DYNAMICZNE KŁADEK DLA PIESZYCH

Wyznaczanie statycznego i kinetycznego współczynnika tarcia przy pomocy równi pochyłej

Temat: Rodzaje połączeń mechanicznych

PRAWA ZACHOWANIA. Podstawowe terminy. Cia a tworz ce uk ad mechaniczny oddzia ywuj mi dzy sob i z cia ami nie nale cymi do uk adu za pomoc

14P2 POWTÓRKA FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNYZ FIZYKI I ASTRONOMII - II POZIOM PODSTAWOWY

1. Rozwiązać układ równań { x 2 = 2y 1

MODELOWANIE ZA POMOCĄ MES Analiza statyczna ustrojów powierzchniowych

PAŃSTWOWA WYŻSZA SZKOŁA ZAWODOWA W KONINIE WYDZIAŁ KULTURY FIZYCZNEJ I OCHRONY ZDROWIA. Katedra Fizjoterapii i Nauk o Zdrowiu. Kierunek: Fizjoterapia

Politechnika Białostocka

PARAMETRY TECHNICZNE PRZEDMIOTU ZAMÓWIENIA

DE-WZP JJ.3 Warszawa,

NACZYNIE WZBIORCZE INSTRUKCJA OBSŁUGI INSTRUKCJA INSTALOWANIA


14.Rozwiązywanie zadań tekstowych wykorzystujących równania i nierówności kwadratowe.

Świat fizyki powtórzenie

Zapytanie ofertowe. - przygotowanie certyfikatów dla uczestników szkolenia, wykorzystanie projektów

Moduł 2/3 Projekt procesu technologicznego obróbki przedmiotu typu bryła obrotowa

Ć W I C Z E N I E 5. Częstotliwość graniczna

Zasady rekrutacji słuchaczy na kwalifikacyjne kursy zawodowe w Centrum Kształcenia Ustawicznego w Mokrzeszowie na rok szkolny 2016/2017

ANALIZA OBWODÓW RZĘDU ZEROWEGO PROSTE I SIECIOWE METODY ANALIZY OBWODÓW

Wykres 1. Płeć respondentów. Źródło: opracowanie własne. Wykres 2. Wiek respondentów.

SEKCJA I: ZAMAWIAJĄCY SEKCJA II: PRZEDMIOT ZAMÓWIENIA. Zamieszczanie ogłoszenia: obowiązkowe. Ogłoszenie dotyczy:

(12) OPIS OCHRONNY WZORU PRZEMYSŁOWEGO

Umowa o pracę zawarta na czas nieokreślony

Rodzaj środka technicznego. Stan techniczny obiektu. Opis działania, przeznaczenie środka technicznego. Podstawa metodologiczna wyceny.

Nawiewniki wyporowe do wentylacji kuchni

ANALOGOWE UKŁADY SCALONE

BAKS Kazimierz Sielski Karczew ul. Jagodne 5. Tel./ fax (022) fax (022) NIP Zapytanie ofertowe.

y i a o Ma F x i z i r r r r r v r r r r

WZORU UŻYTKOWEGO EGZEMPLARZ ARCHIWALNY. d2)opis OCHRONNY. (19) PL (n) Centralny Instytut Ochrony Pracy, Warszawa, PL

Komentarz technik ochrony fizycznej osób i mienia 515[01]-01 Czerwiec 2009

ORGANIZACJA SZKÓŁ DLA DOROSŁYCH

Współczesne nowoczesne budownictwo pozwala na wyrażenie indywidualnego stylu domu..

Bielsko-Biała, dn r. Numer zapytania: R WAWRZASZEK ISS Sp. z o.o. ul. Leszczyńska Bielsko-Biała ZAPYTANIE OFERTOWE

WOJEWÓDZKI KONKURS FIZYCZNY

Projekt "Integracja i aktywność" współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

SILNIKI ASYNCHRONICZNE INDUKCYJNE

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć

Podatek przemysłowy (lokalny podatek od działalności usługowowytwórczej) :02:07

PROJEKT TECHNICZNY INSTALACJA KLIMATYZACJI POMIESZCZEŃ BIUROWYCH

ZAPYTANIE OFERTOWE. Wyburzenie zbiorników kalafonii wraz z budynkiem rozlewni kalafonii

Matematyka dla liceum/funkcja liniowa

OPIS PRZEDMIOTU. Podstawy edukacji matematycznej. Wydzia Pedagogiki i Psychologii

UCHWAŁA NR XIV/ /16 RADY GMINY STARE BABICE. z dnia 28 stycznia 2016 r.

REGULAMIN REKRUTACJI

(13) B1 PL B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11)

WAŁKI. OSIE. SPRZĘGŁA. ŁOŻYSKA

Tadeusz Opasiak* BADANIA PODSTAWOWYCH PARAMETRÓW SPRZĘGIEŁ PODATNYCH 1. WSTĘP

OŚWIADCZENIE O STANIE RODZINNYM I MAJĄTKOWYM ORAZ SYTUACJI MATERIALNEJ

SERI A 93 S E RI A 93 O FLUSH GRID WITHOUT EDGE TAB

SZCZEGÓŁOWY OPIS PRZEDMIOTU ZAMÓWIENIA

PAKIET MathCad - Część III

Sprawa numer: BAK.WZP Warszawa, dnia 27 lipca 2015 r. ZAPROSZENIE DO SKŁADANIA OFERT

Przykłady wybranych fragmentów prac egzaminacyjnych z komentarzami Technik górnictwa podziemnego 311[15] Zadanie egzaminacyjne 1

Zarządzenie Nr 0151/18/2006 Wójta Gminy Kornowac z dnia 12 czerwca 2006r.

Na podstawie art.4 ust.1 i art.20 lit. l) Statutu Walne Zebranie Stowarzyszenia uchwala niniejszy Regulamin Zarządu.

ARKUSZ PRÓBNEJ MATURY Z OPERONEM FIZYKA I ASTRONOMIA

EMC FORUM Transformacja funkcjonowania systemu backupu dzięki zastosowaniu EMC Avamar i Data Domain

PROFIBUS - zalecenia odnośnie montażu i okablowania instalcji sieciowych Profibus PNO Polska

Przykłady oszczędności energii w aplikacjach napędowych

PASYWNE ELIMINATORY DRGAŃ (1)

WOJEWÓDZKI KONKURS FIZYCZNY

Kod pracy. Po udzieleniu odpowiedzi do zadań 1 20, wypełnij tabelkę

Ogólna charakterystyka kontraktów terminowych

Laboratorium z Konwersji Energii. Ogniwo fotowoltaiczne

TABELA ZGODNOŚCI. W aktualnym stanie prawnym pracodawca, który przez okres 36 miesięcy zatrudni osoby. l. Pornoc na rekompensatę dodatkowych

LABORATORIUM STEROWANIE SILNIKA KROKOWEGO

WIATRAKOWIEC I-28 UKŁAD STEROWANIA

Kalendarz Maturzysty 2010/11 Fizyka

MUP.PK.III.SG /08 Lublin, dnia r.

Transkrypt:

DRGANIA MECHANICZNE materiały uzupełniające do ćwiczeń Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych studia inżynierskie prowadzący: mgr inż. Sebastian Korczak część modelowanie, drgania swobodne Poniższe materiały tylko dla studentów uczęszczających na zajęcia. Zakaz rozpowszechniania i powielania bez zgody autora. Modelowanie problem (prosty lub twórczy) myślenie o problemie model fizyczny poprawa model matematyczny rozwiązanie akceptacja analiza wyników doświadczenie W modelu fizycznym stosujemy: punkty materialne, bryły sztywne, nieważką sprężynę liniową, tłumik liniowy, łączniki, podpory itp. W modelu fizycznym dokonujemy agregacji (redukcji) układów elementów. Rodzaje tłumienia w układach mechanicznych: hydro- i aerodynamiczne, w połączeniach ruchomych, wewnętrzne, konstrukcyjne. Tłumik wiskotyczny: element reprezentujący siłę tłumienia o wartości proporcjonalnej do prędkości jego odkształcenia. Sprężyna liniowa: element reprezentujący siłę o wartości proporcjonalnej do jego odkształcenia. Agregacja zastąpienie układu przez inny układ równoważny o mniejszej ilości elementów. Równoległe połączenie sprężyn (przy odkształcaniu o jednakową długość): k z=k 1 + k k1 k Równoległe połączenie sprężyn (z możliwością obrotu zamocowania): k z= k 1+ k k1k 1 1 1 = + Szeregowe połączenie sprężyn: lub k z= k z k1 k k 1 +k Łączenie tłumików analogicznie do sprężyn.

Układanie równań ruchu * metoda bilansu sił i momentów (metoda Newtona) wynika z zasady zmienności pędu i krętu * metoda równań Lagrange'a II rodzaju * metoda d'alemberta * zasada zachowania energii dla układu zachowawczego Mamy jeszcze wiele innych metod. Metody energetyczne są metodami ogólniejszymi i często w tej samej postaci mogą być również stosowane w innych dziedzinach (chemia, fizyka). Dalej dla układów o 1 stopniu swobody stosujemy najczęściej metodę bilansu sił i momentów. Linearyzacja W przypadku drgań, gdzie wartości kątów są niewielkie stosujemy uproszczenie: dla ϕ 8deg, 8deg sin ϕ ϕ cos ϕ 1 tg ϕ ϕ Taką sytuację często nazywamy małymi drganiami wokół położenia równowagi. Drgania swobodne układów o 1 stopniu swobody (drgania wywołane warunkami początkowymi) Układ bez tłumienia: m x (t)+ k x (t )=0, x (0)=x 0, x (0)=v 0 k m x (t)+ω 0 x (t)=0 [ k N /m 1 częstość drgań własnych; jednostka: = ω0 = kg s m f = π ω0 częstotliwość drgań własnych; jednostka: [Hz] Rozwiązanie: x(t) ] x (t)=a cos ω0 t +B sin ω0 t, A i B wyznaczamy z warunków początkowych lub w innym zapisie: x (t)=c sin (ω0 t+ ϕ), gdzie C= A + B, tg ϕ= A B k Układ z tłumieniem: m x (t)+ c x (t)+ k x ( t)=0, x (0)= x0, x (0)=v 0 x (t)+ h x (t)+ω 0 x (t)=0 c dla h< ω0 (tłumienie podkrytyczne) przewidujemy rozwiązanie w postaci: h t x (t)=e ( Acos ω t+ B sin ω t ) A i B obliczamy z podstawienia warunków początkowych ω= ω 0 h - częstość drgań tłumionych h t Wynik w innym zapisie: x (t)=e C sin (ω t+ ϕ), gdzie C= A + B, tg ϕ= Logarytmiczny dekrement tłumienia: δ=h T D, π T D= ω A B m x(t)

Przykłady zastosowania metody sił do układania równania ruchu 1. Drgania swobodne tłumione wahadła pionowego punkt materialny o masie m Zakładamy małe drgania wokół położenia pionowego. Odkształcenie sprężyny: ϕ L k d (ϕ L)= ϕ L dt Prędkość odkształcenia tłumika: c L Wartości sił przy założeniu małych kątów: F s=k L ϕ F t=c L ϕ g nieważki pręt Siłę odśrodkową pomijamy gdyż nie wpływa na ruch drgający (jest siłą promieniową prostopadłą do kierunku drgań). Równanie ruchu układu: I ϕ = M i Ft m L ϕ = F s cos ϕ L F t cos ϕ L+m g sin ϕ L Fs m L ϕ + k L ϕ cos ϕ+ c L ϕ cos ϕ m g L sin ϕ=0 Zakładając małe kąty i dzieląc przez ml : ϕ + ( ϕ(t) ) c k g ϕ + ϕ=0 m m L g. Drgania dźwigni kątowej F (t) IA a b/ b/ A c do samodzielnego wyprowadzenia b I A ϕ +c ϕ + k b ϕ=f (t )a 4 k

Przykład liczbowy rozwiązania równania różniczkowego dla oscylatora harmonicznego tłumionego przy zadanych warunkach początkowych x (t )+ 80 x (t )+150 x (t)=0, x (0)=1, x (0)= x (t)+40 x (t)+65 x (t)=0 x (t)+ h x (t )+ ω0 x (t )=0 h=0, ω0=5 ω= ω 0 h=15 Tłumienie krytyczne ( h<ω 0 ) Rozwiązanie: x (t)=e h t ( Acos ω t+ B sin ω t ) Podstawiamy pierwszy warunek początkowy: x (0)= A A=1 Liczymy pochodną dx(t) dt Podstawiamy drugi warunek początkowy: x (0)= h A+ B ω B= x (0)+h ω =1, Mamy więc rozwiązanie: x (t)=e 0 t (1 cos 15 t+1, sin 15 t ) Wykorzystując wzory na sumę funkcji harmonicznych tej samej częstości możemy otrzymać wzór x (t) 1,56 e 0 t sin(15 t+ 0,69)

Przykładowe zdanie z wykorzystania oscylatora tłumionego w zadaniu zaprojektowania zderzaka Zderzenie samochodu ze zderzakiem modelujemy jako oscylator tłumiony dla którego zadajemy odpowiednie warunki początkowe

A tak wyglądały by wykresy przemieszczenia, prędkości i przyspieszenia w tym zadaniu dla zupełnie przykładowej wartości tłumienia i prędkości początkowej (użyłem programu wxmaxima):...takiego przyspieszenia 140G nikt by nie przeżył

Dodatkowe materiały

Poniżej dokładne matematyczne harmonicznego z tłumieniem wyprowadzenie rozwiązania równania oscylatora

Sebastian Korczak, 30.11.011 aktualizacja: 19.04.01 aktualizacja: 7.04.013 aktualizacja: 11.04.014 aktualizacja: 17.04.015