مطالعه تحلیلی و پارامتریک میراگر فلزی آکاردئونی چند لایه

چکیده در طول سه دهه گذشته سیستم های کنترل سازه در قالب سیستم های کنترل فعال، غیرفعال و نیمه فعال توسعه یافته اند. سیستم های کنترل غیرفعال شامل سیستم های جداساز لرزه ای و قطعات الحاقی استهلاک انرژی می باشند. در میان میراگرهای متنوع توسعه یافته، میراگرهای فلزی جاری شونده بدلیل ملاحظات اقتصادی، عملکرد مطمئن و پایدار و همچنین سهولت ساخت و نصب از محبوب ترین میراگرها بشمار می آیند. در سالیان اخیر ایده استفاده از لوله های جدار نازک آکاردئونی تحت مکانیسم تغییرشکل محوری رفت و برگشت منجر به توسعه میراگر فلزی آکاردئونی گردیده است. میراگر مذکور از رفتار پایدار و مطلوب برخوردار بوده و مطالعات تحلیلی و آزمایشگاهی کارایی این میراگر را در کنترل و کاهش پاسخ سازه تحت بارهای لرزه ای به اثبات رسانده است. در این تحقیق با هدف بهبود رفتار میراگر فلزی آکاردئونی، تأثیر افزایش تعداد لایه های جداره میراگر مورد مطالعه تحلیلی و پارامتریک قرار گرفته است. به این منظور مدلهای تحلیلی میراگر تک لایه، دو لایه و سه لایه بر پایه روش اجزا محدود و آنالیز دینامیکی غیرخطی توسعه یافته و با استفاده از نتایج مطالعات آزمایشگاهی موجود مورد صحت سنجی قرار گرفته است. در ادامه مطالعات پارامتریک بمنظور شناسایی عملکرد رفتاری میراگر فلزی آکاردئونی چند لایه و ارزیابی تأثیر پارامترهای هندسی مختلف مانند ضخامت لایه ها، شعاع لوله، طول لوله و شعاع پلیسه های موج آکاردئونی جداره بر شاخصه های مهم میراگر مانند سختی الاستیک محوری، ظرفیت باربری پلاستیک کشش و فشار، میزان استهلاک انرژی و میرایی ویسکوز معادل در دستور کار قرار گرفته است. پدیده خستگی کم چرخه بعنوان یک پارامتر تأثیرگذار بر تعداد سیکلهای قابل تحمل توسط میراگر فلزی آکاردئونی، از دیگر شاخصه هایی است که در این مطالعه مورد توجه قرار گرفته است. به این منظور مدلهای تحلیلی اجزاء محدود بر پایه شاخص آسیب مدل جانسون-کوک برای میراگرهای تک لایه، دو لایه توسعه یافته و تأثیر افزایش تعداد لایه ها بر تعداد سیکلهای قابل تحمل توسط میراگر به کمک شاخص مذکور مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده از مطالعات نشان می دهد که افزایش تعداد لایه های میراگر به دلیل ایجاد پایداری بیشتر رفتاری، اصلاح مودهای کمانشی، جلوگیری از مودهای کمانشی مخرب و همچنین تأثیرات مطلوب اندرکنش بین لایه ها، تأثیر بسزایی بر میزان جذب انرژی، ظرفیت باربری، سختی الاستیک و دیگر مشخصات رفتاری میراگر فلزی آکاردئونی دارد. به طوری که میزان جذب انرژی نمونه ای از مدل دو لایه 63 درصد بیشتر از نمونه مشابه تک لایه می باشد. همچنین مطالعات پارامتریک تأثیر مستقیم پارامترهای هندسی ضخامت جداره و شعاع لوله و تأثیر معکوس پارامترهای شعاع پلیسه و طول لوله را بر شاخصه های مهم میراگر نشان می دهد. در این میان پارامتر ضخامت جداره نسبت به دیگر پارامترها دارای بیشترین و ملموس ترین تأثیر می باشد. نتایج مطالعات تحلیلی با رهیافت مکانیک آسیب نیز تأثیر افزایش لایه در به تعویق افتادن زمان رسیدن به ماکزیمم میزان آسیب و افزایش تعداد سیکل های قابل تحمل تا قبل از آسیب نهایی یا شکست را نشان می دهد.