Search

Julkaisussa kuvataan lyhyesti tuloksia aktiivisen massavaimentimen ja vastatäristimen käytöstä värähtelyn vaimentamisessa. Passiivisen massavaimentimen, aktiivisen massavaimentimen ja inertiatäristimen (vastatäristimen) periaate kuvataan. Vaimentimen ja rakenteen dynamiikan mallinnusta ja kehitettyjä simulointimalleja kuvataan lyhyesti. Käytännön kokemuksia värähtelyn vaimennuksesta rakenteeseen liitettävällä aktiivisella vaimentimella esitellään. Kokeissa toimilaitteen ohjauksena käytettiin paikallista kiihtyvyyden takaisinkytkentää. Aktiivisena ja passiivisena massavaimentimena toimiva sähködynaaminen täristin asennettiin laivan päämastoon vaimentamaan maston vaakasuuntaista värähtelyä. Merikoajolla aktiivinen vaimennin pienensi värähtelyn neljäsosaan alkuperäisestä. Aktiivista ja passiivista massavaimenninta kokeiltiin avoauton rungon vääntövärähtelyn vaimennukseen. Valittu vaimentimen sijoituspaikka ei ollut optimaalinen, ja saavutettava vaimentuma koeajotilanteessa oli enimmillään 20 %. Servohydraulisen täristimen käyttöä kokeiltiin koneperustan värähtelyn vaimennukseen. Pyörivän epäkeskoakselin aiheuttama värähtely saatiin vastatäristimen avulla pienenemään puoleen alkuperäisestä.

Kirjallisuustutkimuksessa tarkastellaan rakenteiden mekaanisen värähtelyn hallintakeinoja. Pääpaino on ns. aktiivisessa värähtelyjen hallintatekniikassa, jossa värähtelyjen vaimennuksessa käytetään hyväksi liikeantureita, säätöjärjestelmää ja aktiivisia toimilaitteita. Mekaanisten värähtelyjen peruskäsitteet esitellään lyhyesti. Värähtelyjen hallinnan toteutusperiaatteet käydään läpi erotellen (a) perinteiset passiiviset vaimennusratkaisut, (b) puoliaktiiviset ja (c) aktiiviset toteutusperiaatteet. Aktiivisen vaimennuksen toteutustekniikkaa käsitellään antureiden, toimilaitteiden ja säätötekniikan osalta. Sekä passiivisen että aktiivisen värähtelyjenhallinnan käytännön toteutusratkaisuja ja sovelluksia erityisesti kulkuneuvoissa, rakennuksissa ja koneissa esitellään.

Kalliotiloja rakennetaan Suomessa melko paljon hyvin monenlaisiin tarpeisiin. Tyypillisiä tiloja ovat esimerkiksi väestönsuojat, erilaiset urheilutilat, öljyvarastot ja autojen pysäköintihallit, mutta myös mm. konsertti- ja näyttelytiloja on rakennettu kallioon. Kalliorakennussuunnittelun kehittämiseksi käynnistettiin vuonna 1989 yhteistyöprojekti nimeltä "Moniulotteinen kalliotekninen mittaus-, suunnittelu- ja tiedonhallintajärjestelmä". Projektin keskeisenä tavoitteena oli pyrkimys parantaa kallioperätutkimuksista saatavan tiedon hyväksikäyttöä ottamalla huomioon tämän päivän kalliorakennussuunnittelun tarpeet sekä viime vuosina nopeasti kehittyneet kalliomekaaniset mitoitusohjelmat. Kehitystyötä tehtiin sekä kirjallisuustutkimusten avulla että ohjelmoimalla mikrotietokonepohjainen tiedonhallintajärjestelmä 3D-ROCK kallioperän rakennemallinnusta ja alustavaa tilasuunnittelua varten. Kirjallisuustutkimusten avulla selvitettiin, mitä lähtöparametreja yleisesti käytössä olevat kalliomekaaniset mitoitusmenetelmät vaativat, ja kuinka parametrit pystytään määrittämään. Vastaavista asioista on tehty tutkimus myös kallioperän rakoverkkomallinnusta ajatellen. Lisäksi on tarkasteltu rakennusgeologisia luokitusmenetelmiä ja niiden kehittämismahdollisuuksia. Tutkittavan kalliolohkon rakenteiden geometria voidaan mallintaa tiedonhallintajärjestelmän avulla käyttämällä hyväksi kenttätutkimuksilla saatavaa geologista, geofysikaalista, geohydrologista ja kalliomekaanista tutkimusaineistoa. Kun kallion rakoilu ja rikkonaisuusvyöhykkeet on mallinnettu, voidaan tilojen sijoittelu toteuttaa niin, että rakennettavuuteen olennaisesti vaikuttavat tekijät, kuten lujitus- ja tiivistystarpeet sekä jännitystilamuutokset, tulevat otetuksi huomioon. Rakennemallin halutuista leikkauksista voidaan muodostaa kaksiulotteisia elementtiverkkoja kalliomekaniikan laskelmia varten.

Fluid-structure and structure-structure interaction in ship vibration are analysed and numerical calculation procedures based on the finite element method are developed.In the fluid-structure interaction analysis both the ship structure and the surrounding fluid are modelled three-dimensionally.The fluid effect is taken into account in the form of an added mass matrix.The coupled vibration problem is solved using the so-called modal approach, i.e. the dry modes of the structure are used as Ritz functions in the final solution.The structure structure interaction problem, involving the coupling of global and local vibration, is treated by first constructing separate models for global and local behaviour.The coupling is taken into account at a later stage using a dynamic coupling matrix and the separately calculated global and local modes.For the global modelling, a novel deck finite element is developed.A parametric study is performed in a case of a simple model resembling a boxlike ship to reveal the relative importance of various parameters in the interaction process.The developed procedures are tested using an example structure, for which experimental results are also available. The accuracy of the global-local approach and the truncation errors in the modal solution are studied.

The fluid-structure interaction problem in ship vibration is studied. The basic formulation in terms of the dynamic pressure induced by a vibrating structure is given. The finite element method is applied to the solution of the fluid equations. The coupling of the fluid and the structure is formulated using the interface element concept. The coupling matrices for several interface elements are derived in details. The formulation leads to an added-mass matrix, which represents the effect of the fluid in ship vibration. The corresponding coupled eigenproblem is solved using the so-called modal approach, i.e. the dry modes of the structure are used as Ritz functions in the final solution. The details of this solution procedure are given also in the case when the system has rigid body modes. The computer implementation of the developed procedures is described. Several numerical examples are given and some tentative conclusions are drawn on the real fluid effect in beam like vibrations of a ship hull girder. The procedures are applied to a dynamic analysis of a 28 000 tdw bulk carrier and a comparison with experimental results is given.