بررسی کنترل ارتعاشاتی سیستم های جاذب انرژی غیرخطی ارتعاشی-ضربه ای
چکیده
با توجه به مشکلات و محدودیت های روش های موجود کنترل ارتعاشات سازه ها و کاهش پاسخ لرزه ای آن ها، نیاز به توسعه ی سیستم های غیر فعال، سبک و ارزان و در عین حال دارای عملکرد مطلوب در بازه ی فرکانسی وسیع با ویژگی های متفاوت بیش از پیش احساس می شود. به نظر می رسد با توجه به اهمیت مسئله ی زلزله در کشور و خسارات ناشی از آن، باید موضوع کاهش پاسخ لرزه ای سازه ها با روش هایی به غیر از تغییر طرح سازه بیش از پیش مورد توجه قرار گیرد. یکی از روش های جدیدی که در حال حاضر در سطح بین المللی توجه بسیاری را جلب کرده است، استفاده از سیستم جاذب انرژی غیر خطی ارتعاشی- ضربه ای می باشد. تحت شرایط معینی، انتقال انرژی هدفمند غیر فعال از سیستم خطی به جاذب انرژی غیر خطی ضربه ای یا به عبارت دیگر یک جریان انرژی یک طرفه و برگشت ناپذیر از سیستم اولیه (سیستمی که هدف کنترل ارتعاش آن است) به سیستم کنترلی اتفاق می افتد. در تقابل با جاذب ارتعاش خطی سنتی که عملکردی باریک باند دارد، تحت شرایط معینی، جاذب انرژی غیر خطی ضربه ای می تواند در وضعیتی پهن باند با سیستم خطی اندرکنش مودی داشته باشد. یعنی جاذب انرژی غیر خطی ضربه ای به صورت یک کنترل کننده ی غیر فعال، تطبیقی و پهن باند عمل می کند. در پایان نامه ی حاضر جاذب انرژی ارتعاشی- ضربه ای با زمان عکس العمل کوتاه با بهینه یابی پارامترهای آن شامل نسبت سختی و فضای آزاد حرکت مورد مطالعه قرار گرفته است. جستجوی هماهنگی به عنوان یک روش فرا اکتشافی جدید به طور موثری اختصاصی شده است و برای مسئله ی بهینه یابی پیوسته ی فوق الذکر به کار گرفته شده است. نشان داده شده است که سیستم بهینه شده ی متصل به سازه قادر است که با سازه ی اولیه در بازه ی وسیع فرکانسی اندرکنش داشته باشد. پاسخ کنترل شده ی پهن باند مورد نظر در مجموعه ای از قاب های خمشی فولادی کوتاه و میان مرتبه از طریق تحلیل های دینامیکی تاریخچه زمانی غیر خطی مورد ارزیابی قرار گرفته است. توانایی این نوع جاذب انرژی در اتلاف انرژی لرزه ای ورودی به سازه ها و توانایی آن ها در کاهش موثر پاسخ سازه ها از طریق ضربه های ارتعاشی بین جرم جاذب انرژی و جرم طبقه با استخراج شاخص های عملکردی متعدد و طیف های فوریه مورد توجه قرار گرفته است. با توجه با شبیه سازی های عددی انجام شده بر روی مدل های سازه ای تعریف شده، سیستم کنترلی بهینه شده باعث باز توزیع انرژی از مودهای ارتعاشی پایین با فرکانس کم و دامنه ی ارتعاش زیاد به مودهای ارتعاشی بالاتر با فرکانس زیاد و دامنه ی ارتعاش کم می شود که منجر به کاهش مطلوب پاسخ های سازه ای گردیده است. کلیه ی تحلیل های انجام گرفته و نتایج به دست آمده از طریق برنامه نویسی در matlab بوده است.
