ارائه رابطه‌ای تحلیلی برای محاسبه شیب میرایی میراگرهای ضربه‌ای تک‌جرمی صلب

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسندگان

استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه بزرگمهر قائنات، قاین، ایران

چکیده

در ارتعاشات با دامنه زیاد با حضور میراگر ضربه‌ای، برخوردهای موثری بین جرم میراگر و سازه اصلی اتفاق می‌افتد. این برخوردهای موثر باعث می‌شود انرژی سیستم اصلی به طور قابل ملاحظه‌ای کاهش یابد. استفاده از میراگر ضربه‌ای در ارتعاشات آزاد سیستم یک درجه آزادی باعث کاهش دامنه ارتعاشات به صورت خطی می‌گردد که شیب این خط، شیب میرایی نامیده می‌شود. شیب میرایی معیاری از عملکرد میراگر بوده که عدد آن نشان‌دهنده اثر استفاده از میراگر ضربه‌ای در کاهش ارتعاشات سیستم نوسانی می‌باشد. در اکثر پژوهش‌های پیشین شیب میرایی به صورت موردی با روش عددی یا آزمایشگاهی استخراج شده و هیچ رابطه تئوری برای پیش-بینی شیب میرایی تاکنون ارائه نشده‌است. در این پژوهش تاثیر پارامترهای ضریب بازگشت و نسبت جرمی بر شیب میرایی میراگر ضربه‌ای تک‌جرمی صلب مطالعه شده‌است. سپس با تجزیه و تحلیل داده‌ها یک رابطه تحلیلی برای تعیین شیب میرایی برحسب ضریب بازگشت و نسبت جرمی ارائه شده‌است. این رابطه با خطای کمتر از شش درصد شیب میرایی را پیش‌بینی کرده و نیاز به مطالعات عددی و تجربی برای تعیین شیب میرایی را برطرف می‌سازد.

کلیدواژه‌ها


[1] Blazejczyk-Okolewska B (2001) Analysis of an impact damper of vibrations. Chaos Soliton Fract 12(11):1983–1988.
[2]  Shinde VL, Pathak AK (2016) Review on particle damping technique for vibration suppression. Int J Innov Res Sci 5(3): 2890-2895.
[3]  Lu Z, Wang Z, Masri SF, Lu X (2017) Particle impact dampers: past, present, and future. Struct Control Health Monit 25(1): e2058.
[4]  Gagnon L, Morandini M, Ghiringhelli GL (2019) A review of particle damping modeling and testing. J Sound Vib 459: 114865.
]5[ زهرائی س م، فرج­اللهی­راد ا (1391) کنترل ارتعاشات به کمک میراگر ضربه­ای. نشریه صوت و ارتعاش 1(1): 5-14.
]6[ زهرائی س م، حیصمی ع (1396) مدل­سازی میراگر ضربه­ای در قاب­های ساختمانی به کمک المان GAP. نشریه علمی پژوهشی مهندسی ساخت و ساز 4(1): 113-125.
[7]  Afsharfard A, Farshidianfar A (2013) Free vibration analysis of nonlinear resilient impact dampers. Nonlinear Dyn 73(2): 155-166.
]8[  صفایی­فر ح، فرشیدیان­فر ا (1398) بررسی تئوری و پارامتریک عملکرد میراگر ضربه­ای قطر متغیر در ارتعاشات آزاد سیستم یک درجه آزادی. مجله علمی پژوهشی مکانیک سازه­ها و شاره­ها 9 (1): 15-26.
[9] Chen J, Georgakis CT (2013) Tuned rolling-ball dampers for vibration control in wind turbines. J Sound Vib 332(21): 5271-82.
[10] Jam JE, Fard AA (2013) Application of Single Unit Impact Dampers to Reduce Undesired Vibration of the 3R Robot Arms. Int J Aerosp Sci 2(2): 49-54.
[11] Xiao W, Huang Y, Jiang H, Lin H, Li J (2016) Energy dissipation mechanism and experiment of particle dampers for gear transmission under centrifugal loads. Particuology 27: 40-50.
[12] Zurawski M, Zalewski R (2020) Damping of Beam Vibrations Using Tuned Particles Impact Damper. Appl Sci 10: 6334.
[13] Wang J, Wang B, Liu Z, Li H, Zhang C (2020) Seismic response mitigation of building structures with a novel vibro-impact dual-mass damper. Eng Struct 215: 110673.
[14] Jin, J, Yang W, Koh H, Park D (2020) Development of tuned particle impact damper for reduction of transient railway vibrations. Appl Acoust, 169: 107487.
[15] Vikovych I, Krainyk L, Zinko R, Popovych V, Horbai O (2021) Design of impact dampers for transporting cargoes by two-link vehicles. East Eur J Enterp Technol 2(7): 85–94.
[16] Jin J, Kim H, Koh H, Park J (2022) Railway noise reduction by periodic tuned particle impact damper with bounce and pitch-coupled vibration modes. Compos struct 284: 115230.
[17] Chaprier R, Chevallier G, Foltete E, Reboul E (2022) Experimental investigations of a vibro-impact absorber attached to a continuous structure. Mech syst signal process 180: 109382.
[18] Masri SF (1969) Analytical and Experimental Studies of Impact Dampers, Ph.D. Thesis, California Institute of Technology.
[19] Masri SF (1969) Analytical and Experimental Studies of Multiple-Unit Impact Dampers. J Acoust Soc Amplif 45(3): 1111-7.
[20] Masri SF (1973) Steady-State Response of a Multidegree System with an Impact Damper. J Appl Mech 40(1): 127-132.
[21] Bapat CN, Sankar S (1985) Single Impact Damper in Free and Forced Vibration. J Sound Vib 99(1): 85-94.
[22] Bai XM, Shah B, Keer LM, Wang QJ, Snurr RQ (2009) Particle dynamics simulations of a piston-based impact damper. Powder Technol 189(1): 115-125.
[23] Semercigil SE, Turan OF, Kopp GA (2011) A particle damper for transient oscillations. Modal Anal Top 3: 153-160.
[24] Gharib M, Ghani S (2012) A novel impact damper consisting of a linear chain of particles. In ASME International Mechanical Engineering Congress & Exposition, Houston, USA.
[25] Michon G, Almjajid A, Aridon G (2013) Soft hollow particle damping identification in honeycomb structures. J Sound Vib 332(3): 536-544.
[26] Egger P, Caracoglia L (2015) Analytical and experimental investigation on a multiple-mass-element pendulum impact damper for vibration mitigation. J Sound Vib 353: 38-57.
[27] Dai K, Wang J, Mao R, Lu Z, Chen SE (2017) Experimental investigation on dynamic characterization and seismic control performance of a TLPD system. Struct Design Tall Spec Build 26(7): 1-13.
[28] Afsharfard A (2018) Application of nonlinear magnetic vibro-impact vibration suppressor and energy harvester. Mech Syst Signal Process 98: 371-381.
[29] Li Y, Shen W, Zhu H (2019) Vibration mitigation of stay cables using electromagnetic inertial mass dampers: Full-scale experiment and analysis. Eng Struct 200: 109693.
[30] Cao J, Fan J, Chen S, Dou C, Gao M (2020) On discontinuous dynamics of SDOF nonlinear friction impact oscillator. Int J Non Linear Mech 121: 103457.
[31] Pillai K, Shahidi AE, Lemckert C (2017) Wave overtopping at berm breakwaters: Experimental study and development of prediction formula. Coast Eng 130: 85–102.
[32] Safaeifar H, Farshidianfar A (2021) Experimental Investigation of Vibratory and Acoustical Behavior of Multiple-unit Impact Dampers in Free Vibration Reduction. Int J Steel Struct 21: 1515-1549.
[33] Safaeifar H, Farshidianfar A (2021) Experimental and Analytical Investigation of Impact Dampers in Free Vibration Reduction with Coulomb Friction. Noise Vib Worldw 53(3): 91-103.
[34] Rao SS (2018) Mechanical Vibrations. 6th edn. Pearson, London.
[35] Meriam JL, Kraige LG, Bolton JN (2015) Engineering Mechanics Dynamics. 8th edn. Wiley, New Jersey.