Bir tasarımın yeterli dayanıma sahip olup olmadığını ve tasarım özelliklerinin beklentileri karşılayıp karşılamadığını değerlendirmek için mühendisler çeşitli analitik araçlar kullanır. Bir sistemin titreşim yüklerine nasıl tepki verdiğini ve doğal frekanslarının uygulanan yükün frekansı ile nasıl etkileştiğini anlamak önemlidir.

Frekans: Bir etkinin veya olayın birim zamanda meydana gelme miktarıdır. Başka bir deyişle, birim zamandaki tekrar miktarıdır. Birimi Hertz'dir (1/sn).

Doğal Frekans: Elastik bir yapının serbest titreşimidir. Doğal frekans, yapının rijitliğine ve kütlesine bağlı olarak değişir.

Rezonans: Yapının doğal frekanslarının sistemin çalışma frekansı ya da sisteme etki eden harici yükün sebep olduğu frekanslar ile çakışma durumu sonucunda sistemde oluşan fiziksel duruma denir.

En Büyük Yapısal Yıkımlardan Birisi

Tacoma köprüsünün inşasından kısa bir süre sonra, rüzgarlı hava koşullarında uzunluğu boyunca tehlikeli bir şekilde büküldüğü ve sallandığı tespit edildi.
Normal rüzgarlarda bile köprü belirgin şekilde dalgalanıyordu ve bu durum mühendisleri şiddetli rüzgarların varlığındaki koşullar konusunda endişelendirdi. Bundan endişe duyan birçok mühendis köprünün rüzgar yüklerine maruz kaldığında, yapısal davranışı üzerinde bir rüzgar tünelinde deneyler yapmaya başladı ve rüzgar frekansının köprü yapısının doğal frekansına yakın olması titreşime neden oldu.

7 Kasım 1940'ta, Washington'daki Tacoma Narrows Köprüsü, halkın kullanımına açıldıktan sadece dört ay sonra 40 mil rüzgar yükü altında rezonans nedeni ile hasara uğradı ve ardından çöktü.

Tacoma Narrows Bridge, Washington

Modal süperpozisyon yöntemi, modal analiz tarafından elde edilen mod şekillerini dikkate alarak yapının reaksiyonunu hesaplar. Modal süperpozisyon yöntemi diğer yöntemlere göre daha hızlıdır. Modal sönümlemeye izin verir.
Bu yöntemde otomatik zaman adımı ve doğrusal olmama desteklenmez. Doğrusal olmama durumu göz ardı edilecektir.

• Zamana Bağlı Geçici Analiz
• Yanıt Spektrum Analizi
• Rastsal Titreşim Analizi
• Harmonik Analiz

Bu makalede mod süperpozisyon yöntemine değinilecektir.

Yükün zamanla değiştiği ve sonuçların zamana bağlı olarak gözlemlenmesi istendiği durumlarda zamana bağlı geçici analiz kullanılmalıdır.

Zamana Bağlı Geçici Analiz Uygulama Alanları:

• Şok ve darbe yükleri
• Zamana bağlı değişken yükler
• Borulama sistemlerine etki eden yükler
• Pompalara ve kompresörlere etki eden yükler

Bu analizde bir basketbol potasına şok darbesi ile yük senaryosu uygulanmıştır. Bir basketbolcunun pota üzerindeki basma kuvveti, ivme ve zaman çizelgesine göre hazırlanmış ve bu kuvvet basketbol potası yapısına uygulanmıştır.


Analiz hesaplaması tamamlandıktan sonra, farklı zaman adımlarında yer değiştirmeler, gerilmeler, gerinimler, tepki kuvvetleri vb. elde edilebilir. Sonuçlar belirli bir zamanda görüntülenebilir.

Basketbol potasında zamana bağlı dinamik analiz

Harmonik analiz, bir yapının sinüzoidal olarak değişen sabit genlikli yüklere tepkisini belirlemek için kullanılır.

Harmonik Analiz Uygulama Alanları:

• Döner makina yükleri
• Yatak ve yatak elemanları yükleri
• Sinüzoidal yükler

Harmonik yükler, ivme, yer değiştirme, dönme kuvveti vb. olarak tanımlanabilir.

Krank ve bilyalı yatak gibi yapılardaki harmonik yükler

Yanıt spektrum analizi, rastgele ve zamana bağlı yükleme koşulları altında yapının tepkisini belirlemek için genellikle zamana bağlı analiz yerine kullanılır.

Yanıt Spektrum Analiz Uygulama Alanları:

• Deprem yükleri
• Rüzgar yükleri
• Okyanus dalga yükleri
• Jet motoru itki kuvvetleri
• Roket motoru titreşimleri

Bu analizde, bir rüzgar türbini üzerinde okyanus dalgalarının darbe yükü senaryosu uygulanmıştır. İlk olarak, dalgaların yapı üzerindeki darbe yükleri elde edilmelidir. Bu nedenle, rüzgar türbini üzerindeki etki eden kuvvetleri elde etmek için CFD analizi kullanılmış, daha sonrasında CFD analizinden elde edilen sonuçlar yapısal analize aktarılmıştır. Tepki yükleri, ivme, hız veya yer değiştirme olarak tanımlanabilir.

Rüzgar türbini yapısındaki okyanus dalgalarının tepki yükleri

Rastgele titreşim analizi, rastgele uygulanan titreşimler altında bir yapının tepkisini elde etmek için kullanılır.

Rastsal Titreşim Analiz Uygulama Alanları:

• Patikada ilerlemekte olan bir aracın tekerleğine etki eden yükler.
• Bir konveyör hattında ilerleyen parçalara ekti eden yükler
• Uçağın uçuş anında maruz kaldığı yükler

Patikada ilerleyen araçın süspansiyon sistemine etki eden Rastgele Titreşim yükleri