بررسی پدیده گالوپینگ به روش المان محدود

فهرست

عنوان                                                                                                                          صفحه

فهرست مطالب …………………………………………………………………………………………………………………………………….. خ

فهرست اشکال ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ذ

فهرست جداول ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ز

چکیده …………………………………………………………………………………………………………………………………………………. س

فصل اول : مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………………….  1  11-1 پیشگفتار …………………………………………………………………………………………………………………………………….. 1

1-2 مروری بر کارهای انجام شده ……………………………………………………………………………………………………….. 3

فصل دوم : مدل دینامیکی پدیده گالوپینگ ……………………………………………………………………………….. 7  

2-1 معادلات حرکت ………………………………………………………………………………………………………………………….. 9

2-2 انرژی جنبشی و ماتریس جرم …………………………………………………………………………………………………… 14

2-3 ماترس سختی ……………………………………………………………………………………………………………………………. 15

2-4 بردار نیروهای تعمیم یافته ………………………………………………………………………………………………………… 17

2-5 تجزیه و تحلیل اغتشاش و معادلات حاکم ………………………………………………………………………………… 18

2-6 شروع گالوپینگ در سرعت باد بحرانی ………………………………………………………………………………………. 20

فصل سوم : تحلیل غیر خطی پدیده گالوپینگ…………………………………………………………………………. 21

3-1 مبانی روش  غیر خطی ……………………………………………………………………………………………………………… 22

فصل چهارم : مدل سازی المان محدود ………………………………………………………………………………………. 24

4-1 فرمولاسیون عمومی …………………………………………………………………………………………………………………… 25

4-2 المان سه گرهی کابل ………………………………………………………………………………………………………………… 25

4-3 ماتریس جرم ……………………………………………………………………………………………………………………………… 27

4-4 ماتریس سختی ………………………………………………………………………………………………………………………….. 28

4-4-1 محاسبه  ………………………………………………………………………………………………………………………. 28

4-4-2 محاسبه  …………………………………………………………………………………………………………………….. 29

4-4-3 محاسبه  …………………………………………………………………………………………………………………. 30

4-5 فرمولاسیون بردار بار خارجی  ……………………………………………………………………………………………. 31

4-6 مدلسازی دهانه و پشتیبانی رشته های عایق……………………………………………………………………………… 32

4-7 فرمولاسیون ماتریس میرایی کل………………………………………………………………………………………………… 32

فصل پنجم : نتایج عددی………………………………………………………………………………………………………………. 32

5-1 شبیه سازی عددی………………………………………………………………………………………………………………………. 33

5-1-1 سرعت بحرانی کابل اول…………………………………………………………………………………………………………. 36

5-1-2 سرعت بحرانی کابل دوم…………………………………………………………………………………………………………. 39

5-2 بررسی اثر پارامترهای کابل…………………………………………………………………………………………………………. 43

5-3 نوسانات کابل به کمک روش المان محدود ………………………………………………………………………………. 53

5-3-1سرعت بحرانی کابل اول به روش المان محدود………………………………………………………………………. 54

5-3-2سرعت بحرانی کابل دوم به روش المان محدود……………………………………………………………………… 59

فصل ششم : نتیجه گیری ………………………………………………………………………………………………………………. 64

پیشنهادات برای ادامه کار ………………………………………………………………………………………………………………….. 66

مراجع…………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 68

فهرست اشکال

شکل                                                                                                                            صفحه

شکل (2-1) شماتیک خط انتقال و سطح مقطع آن …………………………………………………………………………… 7

شکل (4-1) مدل خط انتقال با جداساز ……………………………………………………………………………………………. 24

شکل (4-2) شماتیکی از مدل المان محدود کابل ……………………………………………………………………………. 26

شکل (5-1) سطح مقطع کابل اول و ضرایب نیروهای آیرودینامیکی بر حسب زاویه حمله ……………. 33

شکل (5-2) سطح مقطع کابل دوم و ضرایب نیروهای آیرودینامیکی بر حسب زاویه حمله …………… 34

شکل (5-3)   ، منحنی درایه های ستون اول جدول راث بر حسب سرعت باد (کابل اول)……….. 36

شکل (5-4)   ، منحنی درایه های ستون اول جدول راث بر حسب سرعت باد (کابل اول) ………. 37

شکل (5-5)   ، منحنی درایه های ستون اول جدول راث بر حسب سرعت باد (کابل اول) ……… 37

شکل (5-6)   ، منحنی درایه های ستون اول جدول راث بر حسب سرعت باد (کابل اول) ………..38

شکل (5-7)   ، منحنی درایه های ستون اول جدول راث بر حسب سرعت باد (کابل اول) ………..38

شکل (5-8)     ، منحنی درایه های ستون اول جدول راث بر حسب سرعت باد (کابل اول) ……….39

شکل (5-9)     ، منحنی درایه های ستون اول جدول راث بر حسب سرعت باد (کابل دوم)………..40

شکل (5-10)   ، منحنی درایه های ستون اول جدول راث بر حسب سرعت باد (کابل دوم)………40

شکل (5-11)   ، منحنی درایه های ستون اول جدول راث بر حسب سرعت باد  (کابل دوم) ……41

شکل (5-12)   ، منحنی درایه های ستون اول جدول راث بر حسب سرعت باد (کابل دوم)………41

شکل (5-13)   ، منحنی درایه های ستون اول جدول راث بر حسب سرعت باد (کابل دوم) ……..42

شکل (5-14)   ، منحنی درایه های ستون اول جدول راث بر حسب سرعت باد (کابل دوم )……..42

شکل (5-15) تغييرات سرعت بحرانی کابل بر حسب EA براي کابل اول……………………………………….. 44

شکل (5-16) تغييرات سرعت بحرانی کابل بر حسب EA براي کابل دوم……………………………………….. 44

شکل (5-17) تغییرات سرعت بحرانی کابل بر حسب GJ براي کابل اول…………………………………………. 45

شکل (5-18) تغيرات سرعت بحرانی کابل بر حسب GJ براي کابل دوم…………………………………………  45

شکل (5-19) تغييرات سرعت بحرانی کابل بر حسب H براي کابل اول………………………………………….. 46

شکل (5-20) تغييرات سرعت بحرانی کابل بر حسب H براي کابل دوم………………………………………….. 46

شکل (5-21) تغييرات سرعت بحرانی کابل بر حسب  براي کابل اول………………………………………. 47

 شکل (5-22) تغييرات سرعت بحرانی کابل بر حسب  براي کابل دوم…………………………………….. 47

شکل  (5-23) تغييرات سرعت بحرانی کابل بر حسب m براي کابل اول………………………………………… 48

شکل  (5-24) تغييرات سرعت بحرانی کابل بر حسب m براي کابل دوم……………………………………….. 48

شکل  (5-25) تغييرات سرعت بحرانی کابل بر حسب L براي کابل اول………………………………………….. 49

شکل  (5-26) تغييرات سرعت بحرانی کابل بر حسب L براي کابل دوم…………………………………………. 49

شکل (5-27) تغييرات سرعت بحرانی کابل بر حسب  براي کابل اول……………………………………… 50

شکل (5-28) تغييرات سرعت بحرانی کابل بر حسب  براي کابل دوم……………………………………… 50

شکل (5-29) تغييرات سرعت بحرانی کابل بر حسب  براي کابل اول………………………………………. 51

شکل (5-30) تغييرات سرعت بحرانی کابل بر حسب  براي کابل دوم……………………………………… 51

شکل (5-31) تغييرات سرعت بحرانی کابل بر حسب  براي کابل اول………………………………………. 52

شکل (5-32) تغييرات سرعت بحرانی کابل بر حسب  براي کابل دوم……………………………………… 52

شکل (5-33) شماتیکی از کابل با 11 گره………………………………………………………………………………………… 54

شکل (5-34) نوسان گره 6 کابل اول در جهت X با سرعت 8 متر بر ثانیه……………………………………… 55

شکل (5-35) نوسان گره 6 کابل اول در جهت X با سرعت 5/7 متر بر ثانیه………………………………….. 55

شکل (5-36) نوسان گره 6 کابل اول در جهت Y با سرعت 8 متر بر ثانیه………………………………………. 56

شکل (5-37) نوسان گره 6 کابل اول در جهت Y با سرعت 5/7 متر بر ثانیه………………………………….. 56

شکل (5-38) نوسان گره 6 کابل اول در جهت Z با سرعت  8 متر بر ثانیه…………………………………….. 57

شکل (5-39) نوسان گره 6 کابل اول در جهت Z با سرعت  5/7 متر بر ثانیه…………………………………. 57

شکل (5-40) نوسان گره 6 کابل اول در جهت  با سرعت  8 متر بر ثانیه…………………………………….. 58

شکل (5-41) نوسان گره 6 کابل اول در جهت  با سرعت 5/7 متر بر ثانیه………………………………….. 58

شکل (5-42) نوسان گره 6 کابل دوم در جهت X با سرعت 6 متر بر ثانیه……………………………………… 60

شکل (5-43) نوسان گره 6 کابل دوم در جهت X با سرعت 2/5 متر بر ثانیه………………………………….. 60

شکل (5-44) نوسان گره 6 کابل دوم در جهت Y با سرعت 6 متر بر ثانیه……………………………………… 61

شکل (5-45) نوسان گره 6 کابل دوم در جهت Y با سرعت 2/5 متر بر ثانیه………………………………….. 61

شکل (5-46) نوسان گره 6 کابل اول در جهت Z با سرعت  6 متر بر ثانیه……………………………………… 62

شکل (5-47) نوسان گره 6 کابل دوم در جهت Z با سرعت  2/5 متر بر ثانیه…………………………………. 62

شکل (5-48) نوسان گره 6 کابل دوم در جهت  با سرعت  6 متر بر ثانیه…………………………………….. 63

شکل (5-49) نوسان گره 6 کابل دوم در جهت  با سرعت  2/5 متر بر ثانیه………………………………… 63

فهرست جداول

جدول                                                                                                                          صفحه

جدول (5-1) ضرایب چند جمله ای های درجه سه مربوط به ضرایب نیروهای آیرودینامیکی……….. 35

جدول (5-2) مقادير فيزيکی و هندسی مربوط به کابل هاي اول و دوم…………………………………………… 35

جدول (5-3)  مقدار درصد خطای دو روش راث و المان محدود مربوط به کابل اول……………………..  54

جدول (5-4)  مقدار درصد خطای دو روش راث و المان محدود مربوط به کابل دوم……………………… 59