لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
فرمت فایل word و قابل ویرایش و پرینت
تعداد صفحات: 26
عنوان مقاله
معرفی میراگرهای ویسکوز و بررسی پاسخ لرزه‌ای سیستم یک درجه آزاد با میراگرهای ویسکو الاستیک با درنظر داشتن رفتار غیرخطی آنها
مهران فدوی
کارشناس ارشد، دانشگاه علم و صنعت ایران، دانشجوی دکترای سازه و زلزله، دانشگاه علوم و تحقیقات تهران
چکیده
کاربرد مواد ویسکوزیته برای کنترل ارتعاشات به سال 1950 برمی‌گردد. زمانی که اولین بار بر روی هواپیما به عنوان وسیله‌ای برای کنترل خستگی ناشی از ارتعاشات در بدنه هواپیما مورد بهره‌برداری قرار رفت. به هرحال، با توجه به مصالح و مواد میراکننده لرزش‌ها، میراگرهای ویسکوز به دو دسته میراگرهای ویسکوز جامد SVD (Solid Viscous Dampers) و مایع SVD (Fluid Viscous Dampers) دسته‌بندی می‌شوند.
در این مقاله، این دو نوع میراگر معرفی شده و بطور خاص در دسته میراگرهای FDV به بررسی رفتار غیرخطی آنها پرداخته خواهد شد. در حالت‌هایی که رفتار میراگر غیرخطی فرض شود، میراگر، تاثیری با مقدار نیروی بسیار کمتر در سازه خواهد داشت. غیرخطی بودن میراگر، تاثیر قابل توجهی روی پاسخ سازه در باره حساس به سرعت طیف داشته و پاسخ سازه را که البته تا اندازه زیادی بستگی به سختی مهاربندی‌ها دارد، کاهش می‌دهد. در این مقاله، یک روش کاربردی جهت برآورد مقادیر طراحی جابجایی سازه‌ای، نیروهای سازه‌ای، برش پی و نیروی میرایی مستقیم ناشی از طیف طرح لرزه‌ای (پاسخ) ارائه شده و در قسمت پایانی، روشی برای تعیین ویژگی‌های مورد نیاز میراگرها و مهاربندی‌ها برای محدود کردن جابجایی‌های مجاز سازه‌ای در حدود مقادیر طراحی یا ظرفیت‌های سازه‌ای ارائه می‌شود.
این مقاله، بطور موثر روی پاسخ لرزه‌ای سیستم SDF با میراگرهای غیرخطی VE با مدل غیرخطی ماکسول متمرکز شده و با توجه به تغییرات سختی مهاربندی، دقت و حدود یک مدل خطی معادل شده کلوین نیز نشان داده شده است. در انتهای مقاله، روی جهت اندازه‌گیری جابجایی سازه و نیروهای موجود، نیروی میراگر و برش پایه ناشی از طیف لرزه‌ای ارائه شده است.
کلیاتی درباره میراگرهای ویسکوز
کاربرد مواد ویسکوز جهت کنترل ارتعاشات به سال 1950 برمی‌گردد. زمانی که اولین بار روی هواپیما به عنوان وسیله‌ای برای کنترل خستگی ناشی از ارتعاشات در بدنه هواپیما مورد استفاده قرار گرفت. به هر حال با توجه به مصالح و مواد میراکننده ارتعاشات، میراگرهای ویسکوز به دو دسته میراگرهای ویسکوز جامد و مایع دسته‌بندی می‌شوند که در زیر به هر یک می‌پردازیم:
الف) میراگرهای جامد AVD (Solid Viscous Dampers)
ب) میراگرهای مایع FVD (Fluid Viscous Dampers)
الف) میراگرهای جامد SVD
مواد ویسکوالاستیک به کار رونده در کاربردهای سازه‌ای عموماً از جنس هم‌پلیمرها یا شیشه‌ای بوده که انرژی را وقتی تحت تأثیر تغییر شکل برشی قرار می‌گیرند. در شکل زیر یک میراگر ویسکوالاستیک که شامل لایه‌های ویسکوالاستیک متصل به ورقهای فولادی می‌باشد دیده می‌شود.
شکل ( -1): نمونه پیکربندی میراگر
تأثیر درجه حرارت
همانطور که قبلاً دانسته شده مدول ذخیره برشی و مدول برشی از دست رفته مواد ویسکوالاستیک عموماً تابعی از فرکانس تحریک درجه حرارت محیط ، کرنش برشی و درجه حرارت ماده می‌باشند. یکی از راه‌های متناسب برای تخمین وابستگی این مواد انجام آزمایش بر روی نمونه‌های ویسکوالاستیک است. اگر سه مدل آزمایشی جدول زیر در نظر گرفته شود می‌توان از آن آزمایش در دو درجه حرارت 42 و 24 درجه منحنی‌های هیسترزیس شکل زیر را به دست آورد.
نوع
سطح (اینچ مربع)
ضخامت (اینچ)
حجم (اینچ مکعب)
A
5/1=5/1×1
2/0
3/0
B
3=5/1×2
3/0
9/0
C
18=3×6
15/0
70/2
شکل (2): مقایسه روابط نیرو – تغییر شکل (%5 کرنش و 3.5 Hz)
در آزمایشهایی که روی یک مدل قاب فولادی پنج طبقه در مقیاس صورت گرفته. نتایج زیر (شکل ) به دست آمده است. دیده می‌شود که حتی در 42 درجه سانتیگراد به علت افزایش میرایی توسط میراگرهای VE، سازه میرا شده ویسکوالاستیکی هنوز کاهش قابل ملاحظه‌ای در پاسخ لرزه‌ای در مقایسه با مورد بدون میراگر دارد.
شکل (3): قاب فولادی پنج طبقه در مقیاس 2.5
الف) فرکانس طبیعی اندازه‌گیری شده ب) نسبت میرایی اندازه‌گیری شده
در آزمایشهای دیگری که روی مدل قاب سه طبقه صورت گرفته نیز همانگونه که در شکل دیده می‌شود نیروهای برشی ستونها و برش طبقه‌ای به نسبت جابجایی بین طبقات بسیار کاهش یافته‌اند.
مقاله در مورد پل‌های میراگر 24 ص
