کاهش ارتعاشات با میراگرهای ساختاری ویسکوالاستیک

در طراحی بسیاری از سازه‌ها، یک منطقه مورد توجه خاص قرار گرفتن در معرض لرزه‌های لرزه‌ای و ارتعاشات ناشی از باد است. میراگرهای سازه‌ای ویسکوالاستیک به عنوان وسیله‌ای برای محدود کردن کرنش و کاهش خطر شکست در اجزای ساختمان به دلیل چنین تحریک‌هایی در طرح‌بندی سازه استفاده شده‌اند.

تاثیر ارتعاشات بر سازه ها

هنگامی که یک سازه تحت ارتعاش قرار می گیرد، اجزای آن تنش ها و کرنش هایی را تجربه می کنند که با تحریک فرکانس های طبیعی سازه تقویت می شوند. این نوسانات علاوه بر آسیب احتمالی به خود سازه، می تواند منبع ناراحتی و اختلال برای ساکنین نیز باشد.

اینکه آیا یک مانع نادر یا پایدار، لرزه‌ای و ارتعاشات ناشی از باد و اثرات آن‌ها در فرآیند طراحی مورد توجه قرار می‌گیرد. میرایی یکی از تأثیراتی است که در کمک به کاهش چنین ارتعاشاتی، به ویژه در ساختمان‌های بلند و پل‌ها، و حفظ طول عمر این سازه‌ها ارزشمند است.

مدلسازی میراگرهای ساختاری ویسکوالاستیک

آیا می دانستید که می توانید دمپرهای ساختاری ویسکوالاستیک را با استفاده از COMSOL Multiphysics مدل کنید؟ برای شروع، ما یک مدل آموزشی ایجاد کرده ایم. مدل میراگر سازه ای ویسکوالاستیک را می توان در گالری مدل و همچنین در کتابخانه مدل ماژول مکانیک سازه یافت .

تجزیه و تحلیل پاسخ فرکانس

این مدل ابتدا پاسخ فرکانسی یک میراگر ساختاری ویسکوالاستیک را تحلیل می‌کند. دمپر که از دو لایه مواد ویسکوالاستیک تشکیل شده است، بین عناصر نصب فولادی مهار می شود.

هندسه عنصر میرایی

تصویر دو لایه مواد ویسکوالاستیک را به صورت پررنگ به تصویر می‌کشد که عناصر نصب فولادی به رنگ خاکستری روشن نشان داده شده‌اند.

در اینجا، دو عنصر نصب کننده تحت نیروهای دوره ای قرار می گیرند که فرکانس آنها از 0 تا 5 هرتز است. در همین حال، یکی از عناصر نصب ثابت باقی می ماند. شکل زیر جابجایی دمپر را در 5 هرتز نشان می دهد. شکل دوم رابطه بین فرکانس اعمال شده و مدول ذخیره سازی و مدول اتلاف را نشان می دهد، که نمایشی از خواص ویسکوالاستیک ماده است.

مدل جابجایی را در دمپرهای ساختاری ویسکوالاستیک نشان می دهد.

جابجایی در 5 هرتز

نمودار رابطه بین فرکانس اعمال شده و مدول ذخیره سازی و تلفات را برجسته می کند.

قطعه ذخیره سازی ( خط آبی ) و مدول تلفات ( خط سبز ).

تحلیل گذرا

در مرحله بعد، می‌توانیم یک تحلیل گذرا برای یافتن میدان جابجایی به عنوان تابعی از زمان اجرا کنیم، همانطور که در شکل زیر مشاهده می‌شود.

میدان جابجایی در تحلیل گذرا.

نمودار سطحی مولفه z میدان جابجایی پس از 1 ثانیه ارتعاشات اجباری.

رسم نیروی اعمال شده در مقابل جابجایی در یکی از نقاط بارگذاری شده، حلقه های پسماند را نشان می دهد که مشخصه مشکلات میرایی است. انرژی تلف می شود زیرا نیرو و جابجایی با یکدیگر خارج از فاز هستند.

نمودار دو بعدی که جابجایی را نشان می دهد.