بررسی کارایی جاذب ارتعاش ساخته شده از تیر سه لایه با هسته ویسکوالاستیک

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، دانشکده فناوری‌های نوین و مهندسی هوافضا، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

2 استادیار، دانشکده فناوری‌های نوین و مهندسی هوافضا، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

چکیده

در این مطالعه، به بررسی عمل‌کرد جاذب ساخته شده از تیر خمیده‌ی ساندویچی با هسته‌ی ویسکوالاستیک به همراه جرم صلب پرداخته شده است. برای این منظور سازه اصلی به‌شکل جرم و فنر درنظرگرفته شده و تیر سه‌لایه به‌روش لایه به لایه مدل‌سازی شد. برای این کار، لایه‌های بالا و پائین با استفاده از نظریه اویلر- برنولی مدل‌سازی شده و در مدل‌سازی هسته از نظریهی مرتبه‌ی بالای برشی استفاده شد. همچنین علاوه بر اندازه جرم صلب الحاقی، اثر فاصله مرکز جرم آن از تیر نیز در محاسبات درنظرگرفته شد. در بررسی رفتار ماده‌ی ویسکوالاستیک از روش مدول مختلط استفاده شده و وابستگی مدول به فرکانس و دما در نظر گرفته شد. برای حل مسأله نیز روش المان محدود و المان‌های یک‌بعدی سه‌گرهی با ترکیبی از توابع شکل لاگرانژی و هرمیتی برای دست‌یابی به پاسخ دقیق به‌کار گرفته شد. بررسی عددی تاثیر تغییرات هندسه‌ی تیر، جرم و مکان مرکز جرم صلب در کاهش دامنه ارتعاشات هارمونیک سازه‌ی اصلی ارائه صورت گرفته و از روی آن خواص، طرح جاذب با عملکرد کارآمد ارائه شده است. همچنین صلابت جاذب طراحی شده تحت اثر تغییرات دما بررسی شده و بازه‌‌ی تغییرات دمایی قابل قبول برای استفاده از جاذب تعیین شده است. نتایج حاصل نشان می‌دهد جاذب ارائه شده نقش به‌سزایی در کاهش دامنه‌ی پاسخ فرکانسی سازه‌ی اصلی داشته و تغییرات دمایی در حدود 20 درجه سلسیوس اثری در کاهش کارایی آن ندارد.

کلیدواژه‌ها


[1] کریم‌پور ب، کیهانی ع، علامتیان ج (1392) شیوه نوین برای پایش و کنترل نوسان‌های سازه‌های هوشمند با چندین حسگر و عملگر. نشریه علمی مکانیک سازه‌ها و شاره‌ها 9-1 :(4)3.
[2] Ebrahimi-Mamaghani A, Khadem SE, Bab S (2016) Vibration control of a pipe conveying fluid under external periodic excitation using a nonlinear energy sink. Nonlinear Dyn 86: 1761-1795.
[3] ابراهیمی ممقانی علی، سپرست هدا (1397) انتقال هدفمند انرژی از تیر دوسرگیردار تحت تحریک هارمونیک خارجی به چاه غیرخطی انرژی. نشریه علمی مکانیک سازه‌ها و شاره‌ها 177-165 :(4)8.
[4] حسینی کردخیلی س‌ع، خراسانی ر (1395) استخراج تجرتی خواص ارتعاشی- میرایی یک ماده‌ی ویسکواالستیک خاص. نشریه علمی مکانیک سازه‌ها و شاره‌ها 171-161 :(4)6.
[5] Batou A, Adhikari S (2019) Optimal parameters of viscoelastic tuned-mass dampers. J Sound Vib 445: 17-28.
[6] Verstraelen E, Habib G, Kerschen G, Dimitriadis G (2016) Experimental passive flutter mitigation using a linear tuned vibrations absorber. AIAA J 55(1): 1-16.
[7] Huang SC, Lin KA (2014) A new design of vibration absorber for periodic excitation. Hindawi Shock and Vibration, Article ID 571421.
[8] Wang PW, Cheng CC (2007) A design methodology for multiple tonal beam-type vibration absorber. Noise Vib Worldw 38(10): 11-16.
[9] Brennan MJ (2006) Some recent developments in adaptive tuned vibration absorbers. Institute of Sound and Vibration Research 13(4-5): 531-543.
[10] Rustighi E, Brennan MJ (2005) Optimal parameters of viscoelastic tuned-mass dampers. A shape memory alloy adaptive tuned vibration absorber: design and implementation. Smart Mater Struct 14(1): 19-28.
[11] Hua Y, Wong W, Cheng L (2018) Optimal design of a beam-based dynamic vibration absorber using fixed-points theory. J Sound Vib 421: 111-131.
[12] Jem K (1959) Damping of flexural waves by constrained viscoelastic layer. J Acoust Soc Am 31(7): 952-962.
[13] Mace M (1994) Damping of beam vibrations by means of a thin constrained viscoelastic layer: evaluation of a new theory. J Sound Vib 172(5): 577-591.
[14] Arvin H, Sadighi M, Ohadi AR (2010) A numerical study of free and forced vibration of composite sandwich beam with viscoelastic core. Compos Struct 92(4): 996-1008.
[15]  Hirunyapruk C, Brennan MJ, Mace BR, Li WH (2010) A tunable magneto-rheological fluid-filled beam-like vibration absorber. Smart Mater Struct 19(5): 055020.
[16] Saidi I, Gad EF, Wilson JL, Haritos N (2011) Development of passive viscoelastic damper to attenuate excessive floor vibrations. Eng Struct 33(12): 3317-3328.
[17] Yang YB, Asce AM (1998)  Effect of curvature on stability of curved. beams. J Struct Eng 113(6): 1185-1202.
[18] Sarparast H, Ebrahimi-Mamaghani A (2019) Vibrations of laminated deep curved beams under moving loads. Compos Struct 226: 111262.
[19] Kumar N, Singh SP (2010) Experimental study on vibration and damping of curved panel treated with constrained viscoelastic layer. Compos Struct 92(2): 233-243.
[20] Bozhevolnaya E, Sun JQ (2013) Free Vibration Analysis of Curved Sandwich Beams. J Sandw Struct 6: 47-72.
[21] آشنای قاسمی ف، ملکزاده فرد ک، خلیلی م‌ع (1394) پاسخ دینامیکی تیر ساندویچی خمیده دارای هسته انعطافپذیر تحت ضربه شعاعی با سرعت پایین. نشریه علمی مکانیک سازه‌ها و شاره‌ها 29-13 :(1)5.
[22] Drake ML (1989) Damping properties of various materials. University of Dayton Research Institute.