ABSTRACT This thesis is concerned with the investigation of the influence of damping on the frequencies of plane frames in the presence of rotational joint damping. Usually damping is ignored in dynamic analysis of structures, or is taken into account using the simple concept of Rayleigh damping. However, damping is always present, and must be considered for a realistic analysis of structures, especially if a matching is desired with frequencies obtained from vibration testing of the structure. In the thesis, the view point is adopted that the damping is caused mainly by the relative slip of the joined parts at various joints of the structure. The slip may either be translational or rotational. However, it appears that purely translational slip is not as significant as that caused by relative rotation of members at a joint. The thesis considers frames in which joints are not perfectly rigid, and hence allow relative rotation of members meeting at the joint. The resistance to the relative rotation is modeled by (1) assigning rotational stiffness to the joints, and (2) by assigning rotational damping coefficients to the joints. The damping is considered to be of the viscous variety, so that the damping moments are proportional to the rotational velocities at the joint. The resulting problem for free vibrations is a complex-valued eigenvalue problem. The thesis investigates this problem analytically, experimentally and numerically. Exact free vibration analyses were performed for straight beams with translational and rotational dampers at the ends. Experiments were conducted on a simple frame to determine the effect of joint damping on its in-plane frequencies. A finite element program was constructed to determine frequencies of general plane frames in the presence of rotational joint damping. / RésuméCette thèse présente une recherche portant sur l'influence de l'amortissement sur les fréquences des cadres en présence d'amortissement de rotation aux joints. Normalement on ne tient pas compte des amortissements dans une analyse dynamique des structures, si ce n'est par le concept d'amortissement de Rayleigh. Toutefois, l'amortissement est toujours présent et doit être pris en considération pour une analyse réaliste des structures surtout si on souhaite obtenir un résultat correspondant aux fréquences obtenues lors des tests de vibration de la structure. Dans cette thèse on considère que l'amortissement provient surtout du glissement se produisant aux parties jointes à plusieurs joints de la structure. Il peut s'agir d'un glissement de translation ou encore de rotation. Il semble toutefois qu'un simple glissement de translation ne soit pas aussi important qu'un glissement de rotation des membres à un joint. Cette thèse porte sur les cadres dans lesquels les joints ne sont pas parfaitement rigides et permettent donc une certaine rotation des membres aux joints. On crée un modèle de résistance relative à la rotation en donnant (1) des rigidités de rotation et (2) des coefficients d'amortissement de rotation aux joints. L'amortissement est considéré de type visqueux afin que le moment de glissement soit proportionnel à la vélocité de rotation aux joints.Le problème résultant des vibrations libres est un problème de valeurs propres (eigen-value) Dans cette thèse on étudie le problème de façon analytique, expérimentale et numérique. Des analyses précises de vibration libre sont faites pour des poutres droites avec des amortisseurs de translation et de rotation aux extrémités. Des expériences ont été faites sur un cadre simple afin de déterminer l'effet de l'amortissement aux joints sur la fréquence dans le plan du cadre. Un programme d'éléments finis a ét
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.66727 |
| Date | January 2008 |
| Creators | Nader, Marino |
| Contributors | Suresh C Shrivastava (Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Department of Civil Engineering & Applied Mechanics) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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