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Modeling the Dynamic Characteristics of Slack Wire Cables in STOCKBRIDGE Dampers

Sauter, Daniel :
Modeling the Dynamic Characteristics of Slack Wire Cables in STOCKBRIDGE Dampers.
[Online-Edition]
TU Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2004)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Modeling the Dynamic Characteristics of Slack Wire Cables in STOCKBRIDGE Dampers
Language: English
Abstract:

Damping due to internal friction in taut wire cables undergoing bending vibrations is negligible in many cases. Slack cables, however, exhibit significant flexural hysteresis resulting from interstrand friction. This type of static hysteresis is utilized in various applications where wire cables are used in damping of mechanical vibrations. Stockbridge dampers in overhead transmission lines are one example where short wire cables are used in damping wind-excited oscillations due to vortex shedding. The present work deals with the analysis of the dynamic behavior of such cables. The local mechanical properties of a wire cable are identified experimentally. In particular, the moment-curvature-relationship is determined experimentally at every location of the wire cable which is subjected to dynamic flexural deformations. A simple device for measuring the local curvatures of short wire cables was constructed specifically for this purpose. As expected, the effective bending stiffness, as well as the hysteretic properties, varies along the length of the cable. The experimental results are presented and the applicability of the local models is discussed. In addition, a mathematical description is given in terms of local MASING elements and the relevant parameters of these elements are identified. The local properties of a cable are used to determine the overall behavior of a short cable undergoing bending vibrations. It is shown that such an approach can be applied succesfully in the design of damping devices such as Stockbridge dampers.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
In zugbelasteten Drahtseilen ist Dämpfung durch innerer Reibung, welche von Biegeschwingungen herrührt, zumeist vernachlässigbar. Im Gegensatz dazu zeigen zugkraftfreie Drahtseile eine deutliche Biegehysterese infolge der Reibung zwischen den einzelnen Drähten. Dieser Typ von statischer Hysterese wird in verschiedenen Anwendungung ausgenutzt, wo Drahtseile verwendet werden um mechanische Schwingungen zu dämpfen. Stockbridge-Dämpfer wie sie an Hochspannungsleitungen verwendet werden sind ein Beispiel für kurze Drahtseile, die zur Dämpfung von winderregten Schwingungen benutzt werden. In der vorliegende Arbeit wird das dynamische Verhalten von solchen Drahtseilen analysiert. Die lokalen mechanischen Eigenschaften eines Drahtseils werden experimentell identifiziert. Im Speziellen wird an jeder Stelle des Drahtseils der Zusammenhang zwischen Biegemoment und Krümmung für dynamische Biegeverformungen experimentell bestimmt. Zu diesem Zweck wurde eine einfache Vorrichtung zur Messung der lokalen Krümung von kurzen Drahtseilen konstruiert. Wie erwartet ändern sich sowohl die effektive Biegesteifigkeit als auch die hysteretischen Eigenschaften entlang des Drahtseils. Es werden die experimentellen Ergebnisse präsentiert und die Anwendbarkeit eines lokalen Modells diskutiert. In Form des MASING-Modells wird eine mathematische Beschreibung gegeben und die relevanten Parameter werden identifiziert. Die lokalen Eigenschaften werden dann verwendet um das Gesamtverhalten eines kurzen Drahtseilstücks zu bestimmen welches Biegeschwingungen ausführt. Schließlich wird gezeigt, dass ein solcher Ansatz auch erfolgreich für die Konstruktion von Stockbridge-Dämpfern angewendet werden kann.German
Uncontrolled Keywords: Masing Jenkin Element, Stockbridge-Dämpfer
Alternative keywords:
Alternative keywordsLanguage
Masing Jenkin Element, Stockbridge-DämpferGerman
Masing Jenkin elementEnglish
Classification DDC: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 600 Technik
Divisions: FB 06 (Mechanik, 2006 eingegliedert in FB Maschinenbau/Strukturdynamik)
Date Deposited: 17 Oct 2008 09:21
Last Modified: 07 Dec 2012 11:49
Official URL: http://elib.tu-darmstadt.de/diss/000417
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-4176
License: Simple publication rights for ULB
Referees: Ottl, Prof. Dr. Dieter
Advisors: Hagedorn, Prof. Dr. Peter
Refereed: 5 December 2003
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/417
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