بخشی از مقاله
چکیده
در میراکننده مایع لزج با حل معادله ناویر استوکس با استفاده از اثر برشی و رفتار ویسکوالاستیک سیال نیوتنی می توان به میرایی در سازه ها دست یافت، لذا در این تحقیق به بررسی چنین میراکننده هایی پرداخته شد. ابتدا با استفاده از نرم افزار Ansys Fluent پس از مدلسازي نمونه اصلی و صحت سنجی صورت پذیرفته نسبت به مدلسازي طرحی نو با افزایش طولی پیستون در میراکننده پرداخته شد .در این مقاله تغییرات فشار ، نیرو، سرعت، و دما مورد بررسی قرار گرفته است و نسبت به ترسیم دیاگرام هاي نیرو، سرعت، دما و منحنی هیسترزیس اقدام گردیده است. همچنین معادله تغییرات نیرو بر اساس سرعت و نیز پیدایش میرایی انجام پذیرفته است. سپس با تغییر طول پیستون در داخل سیلندر نسبت به بررسی موضوع اقدام شد.
-1 مقدمه
اگر هیچ نوع میرایی در سازه موجود نباشد ، سازه تا بینهایت به ارتعاش خود ادامه می دهداما. عملاً به واسطه خصوصیات سازه مقداري میرایی در آن وجود دارد که موجب بروز عکس العمل در مقابل ارتعاش سازه و میرا کردن آن می گردد. کارایی ساختمان را می توان با افزودن میراکننده هاي انرژي به ساختمان افزایش دارد. بدین صورت که این وسایل قسمتی ار انرژي ورودي زلزله را به تنهایی جذب و مستهلک می نماید. میزان انرژي وارده به سازه در حین زلزله به زمان تناوب سازه و نسبت آن به پریود غالب حرکت زمین ارتباط مستقیم دارد. همچنین تخریب وارده به سازه نیز بستگی به میزان انرژي هیسترزیس جذب شده تحت فرم هاي غیر ارتجاعی اعضاي سازه اي دارد. طراحی سازه هاي معمولی به نحوي که در حین زلزله قوي بدون تخریب باقی بمانند ، غیر اقتصادي است. لذا اکثر آیین نامه هاي مدرن طراحی ساختمان ها، فلسفه طراحی لرزه اي مبتنی بر مفهوم تغییر شکل پذیري را ارائه نموده اند. بر این اساس یک سازه می بایست به نحوي طراحی گردد که تغییر شکل پذیري مورد نیاز هر عضو با ظرفیت شکل پذیري را ارائه نموده اند. بر این اساس ، یک سازه می بایست به نحوي طراحی گردد که تغییر شکل پذیري مورد نیاز هر عضو با ظرفیت تغییر شکل پذیري آن در تعادل باشد تا در حین زلزله ، انرژي در عضو به صورت قابل اطمینانی مستهلک شود.. شکل عمومی میراکننده هاي سیال در شکل - 1 - نمایش داده شده است .در انتهاي پیستونی که در داخل سیلندر قرار دارد، سرپیستون قرار دارد که داخل سیلندر را به دو مخزن تقسیم می کند. با حرکت دو سر میراگر نسبت به همدیگر، پیستون در داخل سیلندر حرکت می کند و باعث می شود که حجم مخزن ها نسبت به یکدیگر تغییر کند، و سیال به اجبار از روزنه هایی که در میان سرپیستون تعبیه شده است، جابجا می شود تا بتواند این تغییر حجم مخازن را جبران کند و این روند، توانایی اتلاف انرژي قابل توجه در میراگرهاي ویسکوز را ایجاد می کند. انواع مختلف روزنه ها جهت حرکت سیال بین دو سمت سیلندر وجود دارد که در این مقاله از ساده ترین نوع میراگر یعنی میراگر با روزنه حلقوي مطابق شکل 1 استفاده گردید.[3]
شکل - 1 - طرح کلی میراگرکننده مایع لزج سیلندر-پیستونی
میراگرکننده مایع لزج ، اولین بار در سالهاي 1960 تولید شده و در کنترل غیر فعال بکار رفته اند. میراکننده هاي مایع لزج ، به عنوان ابزار اتلاف انرژي لرزه اي کاربرد داشته اند و قابل درك است که با توجه به تغییرات پتانسیل تحریک ورودي، تناسب خطی نیروي میراگر با سرعت قابل قبول نیست ولی خروجی میراگرهاي سیال را می توان به فرم خطی تنظیم کرد.
-2 عملکرد میراگرهاي خطی
عملکرد میراگرهاي خطی به صورت رابطه 1 بیان می گردد : که در رابطه بالا ، نیروي خروجی میراگر را شامل می گردد. : V,X به ترتیب جابجایی و سرعت میراگر را گویند.
: K,C ضریب میرایی و سختی میراگر را گویند. بنابر این می توان در نظر گرفت که همان نیروي میرایی CV می باشد و همان نیروي مقاوم KX می باشد. در رابطه - 1 - نتیجه می شود ، متناسب است با V و رفتار میراگر به صورت خطی است ، در صورتی میراگر شکل 1 ، ممکن است یک رفتار غیر خطی داشته باشد و را می توان به صورت یک رابطه غیر خطی مطابق رابطه 2 در نظر گفت . که در این رابطه n،توان سرعت که معمولاً بین0/2 تا 1 براي کاربردهاي ساختاري در نظر گرفته و sgn تابع علامت می باشد.
عبارت KX در رابطه اصولاً1 مربوط به تراکم سیال است که در پیستون با حرکت میله اي با یک انتها در سیلندر بوجود می آید. تراکم این سیال به دلیل ورود انتهاي تکی میله به محفظه میراگر می باشد که توسط استفاده از میله دو انتهایی و با تغییر محفظه پیستون در سیلندر، کاهش می یابد. به هر حال، وقتی که از میله با دو انتها و یا محفظه مخزن در میراگر استفاده می شود، نتایج آزمایش از روي بررسی قبلی نشان می دهد که نیروي مقاوم در میراگر بواسطه استفاده از فرکانس هاي بالا باز هم می تواند وجود داشته باشد ، یکی از اهداف اصلی این تحقیق به کارگیري نرم افزار شبیه سازي عددي در چگونگی درك جنبه هاي مختلفی است که بر رفتار میراگر تأثیر گذار است..
-3 مدلسازي و بارگزاري
مطابق تحقیق کلاودیو بر روي یک میراکننده سیال، یک میله دو سر با یک سر پیستون به محفظه اعمال بار متصل گردیده است که در داخل یک سیلندر که حکم محفظه میراگر را انجام می دهد قرارگرفته است.یک جک هیدرولیکی با قاب فلزي اتصال محکمی دارد و به بدنه سیلندر متصل گردیده است، براي اینکه سر پیستون بدون حرکت و ثابت بماند ، در حرکت میراگر آزمایش شده از حرکت استوانه که ناشی از حرکت جک است ، استفاده می گردد.محفظه میراگر از روغن سیلیکون که داراي ویسکوزیته 0/97 پاسکال است، پر شده است . استوانه با قطر داخلی 240 میلیمتر ، سر پیستون با قطر 238میلیمتر و طول سیلندر 600 میلیمتر در میراگر استفاده گردیده است. روزنه دایره اي در سر پیستون مربوط به عبور جریان سیالاست و در شکاف حلقوي مابین سر پیستون و دیواره استوانه قرار گرفته است. یهناي روزنه 1 میلیمتر می باشد. تغییر مکان سینوسی با فرکانس 0/21 هرتز به کار رفته است و دامنه تغییر مکان 250 میلیمتر در هر آزمایش می باشد.[2]
شکل - 2 - آزمایش چن بر روي میراکننده سیال
این مدل مطابق با اندازه هاي مدل واقعی در مرجع [2] مدل سازي گردید که در - شکل - 3 نحوه مدلسازي دو بعدي و نیز مش بندي مدل حجم محدود میراکننده در محل سر پیستون نشان داده شده است. در یک تحلیل سیالاتی می بایستی مراحل کلی زیر طی شود که در ابتدا باید کلیات اصلی میراکننده شناسایی، سپس نوع سیال مشخص، و در مرحله بعدي مدل شبکه بندي المان محدود طراحی شود، شرایط مرزي را اعمال کرد، پارامترهاي مربوطه به FLOTRAN تنظیم شوند و مسأله حل شود و در نهایت نتایج بدست آمده و مورد بررسی قرار گیرد.
