Düzlem Çubuk Eleman Rijitlik Matrisinin Deneysel Olarak Belirlenmesi

Konferans Bildirisi -- Teorik ve Uygulamalı Mekanik Türk Milli Komitesi, 2015Conference Paper -- Theoretical and Applied Mechanical Turkish National Committee, 2015Yapısal sistemlerin sayısal analizleri içinde en yaygın kullanım alanına sahip olan sonlu elemanlar metodunun uygulanması sırasında her bir elemana ait serbestlik derecelerinde oluşan deplasman ve kuvvetlerin ilişkisi eleman rijitlik matrisleri ile oluşturulur. Bu çalışmanın amacı, elastik bölgede davranış gösteren çelik malzemeli bir düzlem çubuk elemanına ait rijitlik matrisinin deneysel çalışmalarla elde edilmesi ve teorik rijitlik matrisiyle karşılaştırılarak oluşan farklılıkların irdelenmesidir. Deneysel çalışmalar iki aşamalı olarak yürütülmüştür. Çalışmanın ilk aşamasında deneylerde kullanılacak numunelere ait mekanik malzeme özellikleri çekme testleri yapılarak belirlenmiştir. İkinci aşamada ise altı serbestlik dereceli yük ve deplasman hücresi kullanılarak deney düzeneği hazırlanmış ve rijitlik matrisinin ilgili terimleri birim yüklemeler yapılarak deneysel olarak belirlenmiştir. Ardından deneysel olarak belirlenen rijitlik matrisi teorik sonuçlarla karşılaştırılmış ve oluşan farklılıkların nedenleri irdelenmiştir. Yapılan deneyler sonucunda elde edilen rijitlik matrisi ve teorik rijitlik matrisinin ilgili terimlerinin birbirlerine oldukça yakın olduğu görülmüştür.In finite element method which is one of the most widely used numerical analysis method of structural systems, forces and displacements are related by stiffness matrix. The aim of this study is to determine the stiffness matrix of plane frame element by experimentally. Experimental studies are performed in two stages. In the first stage, tensile tests are done to determine the mechanical properties of the specimens. In the second stage, coefficients of stiffness matrix is determined experimentally using Load and Boundary Conditions Box (LBCB) which has ability to generate displacements and rotations in six degree of freedom by applying unit displacements. Then the related coefficients of stiffness matrix is compared with theoretical ones and reasons of deviations are examined. According to the results, it is observed that the values of related coefficients are quite close to each other

Online Model Identification and Updating in Multi-Platform Pseudo-Dynamic Simulation of Steel Structures - Experimental Applications

A new technique is proposed for online model identification and updating in multi-platform pseudo-dynamic simulation of steel structures which brings novelty through eliminating the need for optimization during the identification stage of material/section behavior. Furthermore, the proposed procedure requires no prior information about the updated component of the numerical substructure and free of backward inconsistency. The efficiency of the proposed online model updating procedure is investigated by fourteen simulations which have real physical experimental substructures. A three span, small-scale bridge model with different pier heights is selected as the investigated structure. The simulations are performed under two different types of dynamic loads: instantaneous constant loading and strong ground motion records. The repeatability of tests, the effects of strong ground motion records and different pier heights are investigated. Furthermore completely numerical dynamic analyses with advanced models are also performed for comparison purposes. The results demonstrated that the proposed online model identification and updating procedure can be used with sufficient precision in multi-platform pseudo-dynamic simulations of steel structures

Hibrit Dinamik Benzeri Simülasyon ve Test İçi Model Güncellemesi

Yapıların deprem davranışlarının belirlenmesinde kullanılan laboratuvar testleri; quasi statik, dinamik benzeri ve sarsma tablası testleri olarak gruplandırılabilir. Dinamik benzeri yöntemlerine ait araştırmalar; hibrit, coğrafik olarak hibrit, sürekli ve gerçek zamanlı gibi dallarda yoğun olarak sürmektedir. Hibrit dinamik benzeri simülasyonda, araştırılacak yapı, altyapı parçalarına bölünür. Bu altyapılardan deprem davranışı iyi bilinen, elastik sınırlarda davranan veya geometrik boyutları büyük olanlar matematiksel olarak modellenir. Deprem davranışları asıl araştırma konusu olan altyapılar ise laboratuvarda fiziksel olarak test edilirler. Hibrit dinamik benzeri simülasyonun en önemli dezavantajı, deprem davranışı incelenmek istenilen altyapının tüm yapıda çok tekrar ettiği durumlarda ortaya çıkmaktadır. Test içi model güncellemeli hibrit dinamik benzeri deneyin amacı, hibrit simülasyonda fiziksel test edilen altyapıdan elde edilen sonuçlara göre matematiksel olarak modellenen altyapılarda kullanılan parametrelerin test esnasında güncellemesini yapmaktır.Bu çalışmada hibrit dinamik benzeri simülasyonda test içi model güncellemesi için yeni bir yöntem önerilmiş ve etkinliği incelenmiştir. Geliştirilen iterasyonsuz yöntem kesit seviyesinde bir model güncelleme yöntemi olup, genişletilmiş Masing modelli dönme yayları kullanmaktadır. Ayrıca quasi statik, dinamik benzeri, hibrit dinamik benzeri ve test içi model güncellemeli hibrit dinamik benzeri deney yöntemlerinde parametrik deneysel çalışmalar yapılarak, yöntemlerin etkinliği ve parametrelerin sonuçlara olan etkisi araştırılmıştır. Yapılan parametrik incelemelerde; deney tekrarlanabilirliği, monotonik ve çevrimsel yükleme, zaman adım aralığ, sönüm, yükleme hızı, başlangıç rijitliği, alfa katsayısı, tekrarlanan sayısal altyapı sayısı, ayak uzunluğu, deprem kaydı vb. etkiler incelenmiştir. Ayrıca üç farklı dinamik yükleme tipi; i) anlık sabit yük, ii) sinüzoidal yük ve iii) deprem kaydı göz önüne alınmıştır.Sonuç olarak, kurulan hibrit dinamik benzeri deney sisteminin beklenilen hassasiyette ve doğrulukta çalıştığı gösterilmiştir. Ayrıca önerilen genelleştirilmiş Masing modelli test içi model güncelleme yaklaşımının da hibrit dinamik benzeri deney yöntemini geliştirdiği ve elde edilen sonuçları gerçek duruma yaklaştırdığı gösterilmiştir. Oluşturulan sistem farklı model güncelleme alternatiflerinin incelenmesi için de uygundur. Ayrıca kurulumu tamamlanan altyapı ile coğrafik olarak dağınık hibrit dinamik benzeri deneyler de gerçekleştirilebilir.Experimental tests for determining the seismic behavior of structures can classified under three main types: i) shake table tests, ii) quasi-static tests and iii) pseudo dynamic tests. Researches about pseudo-dynamic test methods are continuing especially on hybrid simulation, distributed hybrid simulation, continuous simulation and real time simulation subjects. The idea behind the hybrid pseudo-dynamic simulation is to divide the investigated structure into substructures. Among these substructures, the ones which the seismic behavior is well known, remain in the elastic limits or not suitable for physical tests due to their geometrical dimensions are numerically modeled. On the other hand, the ones whose seismic behavior is the main focus of the investigation and the ones in which the nonlinear behavior is more governing are physically tested. However the most important disadvantage of the hybrid pseudo-dynamic simulation occurs when the physically investigated substructure repeats multiple times in the whole structure.The purpose of the online model updating in hybrid pseudo dynamic test is to update the parameters in numerically modeled substructures according to the results obtained from physically tested substructures during the hybrid simulation. In this study, a new online model updating method for hybrid pseudo dynamic test is proposed and the effectiveness is investigated. The developed non–iterative model updating method uses extended Masing models for rotational springs. Also parametric experimental studies have been conducted to investigate the effects of the parameters on the results and the effectiveness of quasi static, pseudo dynamic, hybrid pseudo dynamic and online model updating in hybrid pseudo dynamic test methods.In parametric studies; test reproducibility, monotonic and cyclic loading profile, time step interval, damping, loading frequency, initial stiffness, alpha coefficient, number of repeated numerical substructure, column (pier) height, ground motion record etc. effects are investigated. Also three different load types; i) instantaneous constant load, ii) sinusoidal load, and iii) earthquake load are considered. As a result it is demonstrated that, the established hybrid pseudo dynamic test system works within expected accuracy and effectiveness. Also it is showed that the proposed online model updating method with extended Masing model enhance the hybrid pseudo dynamic test results and bring closer the obtained solutions to the real solutions. The system is also ready for investigating different online model updating procedures. Furthermore it is possible to conduct distributed hybrid pseudo dynamic test with the current system

Üniversitelere ve Teknik Öğretime Eleştirel Bakış

..

Fonksiyonel Derecelendirilmiş Plakların Karışık Sem İle Analizi

Konferans Bildirisi -- Teorik ve Uygulamalı Mekanik Türk Milli Komitesi, 2011Conference Paper -- Theoretical and Applied Mechanical Turkish National Committee, 2011Fonksiyonel derecelendirilmiş malzemeli ince plakların doğrusal olmayan dinamik davranışı karışık sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak incelenmiştir. Doğrusal olmayan davranış von Karman teorisi kapsamında ete alınmış ve artımsal formülasyon kullanılarak doğrusallaştırılmıştır. Dinamik analizler Nevvmark yöntemi ile gerçekleştirilmiş ve iterasyonlarda Nevvton-Raphson yöntemi kullanılmıştır. Geliştirilen karışık sonlu eleman formülasyonunun doğrulanması için, öncelikle literatürde bulunan problemler çözülmüş ve sonuçlar karşılaştmlmıştır. Ardından farklı anlık basınç yükleri altında dinamik analizler yapılmış ve fonksiyonel derecelendirilmiş plakların davranışları incelenmiştir. Sonuç olarak geliştirilen karışık sonlu elemanın, fonksiyonel derecelendirilmiş plakların doğrusal olmayan dinamik davranışının incelenmesinde yeterli yakınsaklıkla kullanılabileceği görülmüştü

Tek Katlı Tek Açıklıklı Düzlem Çerçevenin Hibrit Dinamik Benzeri Testi

Hibrit dinamik benzeri simülasyon, matematiksel modellemenin ve laboratuvar testlerinin avantajlarını birleştiren bir yöntemdir. Hibrit dinamik benzeri simülasyonda araştırılacak yapı, alt yapı parçalarına bölünür. Bu alt yapılardan deprem davranışı daha iyi bilinen, elastik sınırlarda davranan veya geometrik boyutları nedeniyle laboratuvar ortamında fiziksel olarak test edilmesi mümkün olmayanlar matematiksel olarak modellenir. Deprem davranışları asıl araştırma konusu olan ve doğrusal olmayan davranışların yoğunlaştığı alt yapılar ise laboratuvarda fiziksel olarak test edilirler. Bu çalışma kapsamında küçük ölçekli, tek katlı tek açıklıklı bir düzlem çerçevenin hibrit dinamik benzeri testi Fatih Sultan Mehmet Vakıf Üniversitesi “Yapı Mekaniği ve Deprem Araştırma Laboratuvarı”nda elcentro depremi ivme kaydı altında gerçekleştirilmiş ve elde edilen sonuçlar tamamen matematiksel modeller kullanılarak yapılan sayısal çözümlerle karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar ışığında gerçekleştirilen fiziksel numuneli hibrit dinamik benzeri testin yeterli ve istenilen hassasiyette sonuçlar verdiği gösterilmiştir.Hybrid pseudo dynamic simulation is a technique that combines the advantages of mathematical modeling and laboratory tests. The structural system is separated into sub-structures. The components whose seismic behavior are well known, behave elastically or cannot be physically tested in the laboratory because of geometrical sizes are modelled mathematically. On the other hand, the components whose seismic behavior are the main focus of the research or behave non-linearly are tested physically in the laboratory. In the framework of this study a small-scaled, single story, single span plane frame is tested with hybrid pseudo-dynamic simulation in “Structural Mechanics and Earthquake Research Laboratory” of Fatih Sultan Mehmet Vakıf University under Elcentro earthquake ground motion record. The results are compared with hybrid simulations having mathematical models only. According to the results of the simulations with physical specimens, the hybrid pseudo-dynamic simulation gives satisfactory results within the required precision

Effect of Time Step Interval and Time Integration Schemes in Pseudo-Dynamic Analysis

Pseudo Dynamic Analysis technique is an alternative method for exploring structural performance by combining analytical and experimental investigation. Compared to shake table tests, it is a more economical method, and its reliability has been proven over many years of the studies. The damage occurrence and process can be monitored on the test sample due to experiments performed at low speeds. In this study, the behaviour of a single degree of freedom, cantilever column system, under the effect of the pulse load and earthquake record was investigated both numerically and experimentally using Pseudo Dynamic Analysis method. The effects of two different time integration schemes and various time step interval values on analyses were examined in the investigations and the results were compared. Numerical analyses were performed by α-operator splitting method and central differences method, and experimental studies were performed by α-operator splitting method. In experimental investigations, approximate results were obtained with numerical studies for certain values of the time step. At small time interval values, experimental results deteriorated. It is purposed to determine the optimum time step interval value that can be utilised in the Pseudo Dynamic Test method