رفتار میراگر های چسبناک سیال غیرخطی برای کنترل لرزشهای شوک
چکیده
میراگرهای چسبناک سیال کاربرد گسترده ای برای سرکوب شوکهای با سرعت بالا دارند.
- (رفتار میراگر های چسبناک سیال)
در حالی که از میراگرهای چسبناک سیال خطی در مدت زمان طولانی استفاده شده است، میراگرهای چسبناک سیال غیرخطی به دلیل ویژگی اتلاف انرژی بیش از حد و کاهش چشمگیر نیروی میراگردر مقایسه با یک میراگر چسبناک سیال خطی برای همان جابجایی اوج انتظارات بالاتری را نشان می دهند.
در این مقاله ، نتایج حاصل از مطالعه تجربی برای توصیف میراگرهای چسبناک مایع وقتی در معرض یک تحریک شوک نیم چرخه ی سینوسی قرار گرفته اند نشان داده شده است.
فرمولاسیون ریاضی و یک مطالعه عددی برای ارزیابی عملکرد نسبی سازه ها با میراگر چسبناک سیال در معرض بارگذاری شوک کوتاه مدت (ضربه) نیز بحث شده است.
- (رفتار میراگر های چسبناک سیال)
تأثیر غیر خطی بودن میراگر (α) و نسبت میرایی تکمیلی ( ) در رفتار بررسی شده است.
نسبت میرایی تکمیلی میراگرهای چسبناک سیال غیرخطی هنگام در معرض شوک قرار گرفتن با استفاده از مفهوم اتلاف انرژی یکسان، با خطی سازی معادل تشکیل می شود.
این مقاله همچنین نمودارهای طراحی که می تواند برای تصمیم گیری های اولیه در مورد پارامترهای میراگرهای غیر خطی مورد استفاده قرار گیرد را ارائه می دهد.
مقدمه
دستگاههای اتلاف انرژی مکمل غیرفعال یا دستگاههای جداسازی مرکزی راه حلهای موثری هستند که می توانند عملکرد ساختاری را بهبود بخشند.
- (رفتار میراگر های چسبناک سیال)
دستگاههای دفع انرژی مختلفی از جمله میراگرهای فلزی ، میراگرهای اصطکاک ،میراگر های ویسکوالاستیک و میراگرهای چسبناک سیال وجود دارد.
بررسی جامعی از مشخصات ویژه این دستگاه ها، همراه با موضوعات تحقیقاتی مرتبط با رفتار آنها تحت بارگذاری پویا، در مطالعات منتشر شده توسط سوونگ و دارش موجود است.
در میان این دستگاههای اتلاف انرژی، میراگر های چسبناک سیال غالباً در کنترل لرزش سیستمهای ساختاری و مکانیکی متنوع کاربردهایی دارند.
تعداد بسیار زیادی از سیستمهای مکانیکی در حال استفاده هستند و چندین ابزار بلقوه و سیستمهای مکانیکی بالقوه متعددی وجود دارد که با استفاده از نوع / پیکربندی مناسب این میراگرها می توان عملکرد آنها را تا حد زیادی افزایش داد.
این میراگر ها هم در جداسازی مرکزی و هم به عنوان وسایل اتلاف انرژی برای کنترل ساختاری، کارامدند.
از آنجا که میراگرهای چسبناک سیال علاوه بردرخواست تغییر شکل تقاضای نیرو را نیز کاهش می دهند به طور ویژه ای برای افزایش عملکرد سازه مورد توجه هستند.
یک ویژگی خاص یک میراگر چسبناک سیال این است که آنها قادر به ارائه چگالی اتلاف انرژی بسیار بالا هستند.
( به این معنی که انرژی اتلاف شده در مقایسه با اندازه فیزیکی میراگربسیار زیاد است).
مشخص گردیده است که این میراگرها هم برای بارهای کوتاه مدت (بارهای شوک) و هم برای بارهای طولانی تر (نیروهای زلزله یا بارهای باد) موثر هستند.
- (رفتار میراگر های چسبناک سیال)
نتیجه گیری
نتیجه تجربی برای توصیف میراگرهای چسبناک مایع در هنگام شوک نیم چرخه ای سینوسی ارائه شده است.
فرمولاسیون ریاضی و مطالعه عددی برای پاسخ به ساختار sdof با میراگر چسبناک سیال در معرض شوک کوتاه مدت (ضربه) ایجاد شده تا درک بهتری از رفتار سیستم بدست آید.
اثربخشی میراگر چسبناک سیال غیرخطی در کنترل لرزش شوک سازه ها با عملکرد میراگرچسبناک سیال خطی مقایسه شده است.
بر اساس این تحقیق تجربی و عددی می توان نتایج زیر را دریافت :
- تحقیقات تجربی تأیید می کند که برای میراگرهای در معرض شوک نیمه چرخه سینوسی، نسبت نیروی میرایی و سرعت میراگرپس از تحریک شوک می تواند با قانون نیروی کسری از سرعت بیان شود. در تحقیقات کنونی، این رابطه نیرو- سرعت میرایی با در نظر نگرفتن سختی میراگرو مقاومت اصطکاک میان چرخ وزن کشویی و سطح بالایی سوار شده روی آن، برقرار شده است.
- بررسی های تجربی نشان می دهد که توان میرایی، ، و ضریب میرایی، ، برای چنین میراگرهای غیرخطی در صورت تحریک سینوسی و تحریک شوک سینوسی نیمه چرخه ای یکسان نمی ماند، اما ممکن است تغییر قابل توجهی نداشته باشد. با این حال، مقادیر توان میرایی، α ، و ضریب میرایی، ، برای کل طیف وسیعی از آزمایشهای شوک، تغییرات بزرگی را نشان نمی دهند. این نشان می دهد که برای طیف گسترده ای از آزمایشات شوک صورت گرفته مقادیر ، و نسبتاً ثابت باقی مانده است. بنابراین باید پارامترهای میرایی بایستی قبل از به کار گیری برای همان نوع تحریک پویا تأیید شود.
- از بررسی عددی دریافت گردیده است که برای مقادیر یکسان از واکنش جابجایی حداکثری برای بارگذاری شوک معین، نیروی میرایی در یک میراگر چسبناک سیال غیرخطی از یک میراگرچسبناک سیال خطی به طور قابل توجهی پایین تراست. این نشان می دهد که نیروی کمتری هنگام استفاده از میراگرهای غیرخطی به سیستم پشتیبانی منتقل می شود که می تواند برای کاهش وزن میراگرغیرخطی در مقایسه با میراگرخطی با همان اثربخشی مورد استفاده قرار گیرد.
- نمودارهای طراحی ارائه شده در اینجا می توانند به عنوان یک مرجع آماده برای تعیین اولیه پارامترهای میراگرغیرخطی برای سازه ای که در معرض بار شوک قرار دارد، کارآمد باشند.(رفتار میراگر های چسبناک سیال)
لطفا برای مطالعه بیشتر به سایت فرزدان مراجعه بفرمایید.www.farzdon.ir
Abstract
Fluid viscous dampers have been widely used for suppression of high velocity shocks.
While linear fluid viscous dampers have been used for a longtime, nonlinear fluid viscous dampers show considerable promise due to their superior energy dissipation characteristics and significant reduction in the damper force compared to a linear fluid viscous damper for the same peak displacement.
This paper presents results from experimental study to characterize fluid viscous dampers when subjected to half-cycle sine shock excitation.
The mathematical formulation and a numerical study to evaluate the relative performance of structures with fluid viscous dampers subjected to short-duration shock (impulse)loading are also discussed.
The influence of damper nonlinearity and the supplemental damping ratio ( ) on response has been investigated.
The supplemental damping ratio of nonlinear fluid viscous dampers when subjected to shock excitation is found by equivalent linearization using the concept of equal energy dissipation.
The paper also presents some design charts, which can be used for preliminary decisions on parameters of non linear dampers to be used in design.