تنظیم میراگر جرمی با سختی متغیر برای کنترل ارتعاشات سازه ها

یکی از موثرترین و اقتصادی ترین روشهای مقابله با ارتعاشات وارد بر سازه، استفاده از میراگرهای جرمی تنظیم شده می باشد. این میراگرها که به صورت یک جرم دینامیکی اضافی در سازه وارد می شود، توانایی سرکوب بخشی از انرژی دریافت شده ناشی از تحریک را دارا است؛ اما از محدودیت های این ابزار، می توان ثابت بودن باند فرکانسی تحت پوشش این میراگرها را نام برد. بنابراین بهره گیری از میراگرهای جرمی که قادر به تغییر فرکانس خود هستند، از راه های مقابله با این نقص محسوب می شود. از جمله روش های تغییر فرکانس میراگرهای جرمی تنظیم شده، تغییر در سختی میراگر است. هدف از این مقاله ارائه روشی جدید برای تنظیم میراگر جرمی نیمه فعال با سختی متغیر می باشد. این روش، سختی مورد نظر را به صورت گام به گام تعیین می کند. بدین منظور با استفاده از فضای حالت و تقسیم تحریک وارده به گام های کوچک، مولفه های جابه جایی و سرعت سیستم اصلی و میراگر به صورت تابعی از سختی میراگر تعریف می شود. با حداقل کردن تغییر مکان سیستم اصلی، سختی میراگر و سایر مولفه های پاسخ سیستم در گام زمانی مورد نظر معلوم می گردد. با پیشروی روش مذکور و بررسی گام های زمانی متوالی، سختی میراگر و مولفه های پاسخ در طول مدت زمان تحریک نمایان می شود. برای بررسی عملکرد این روش، سیستم یک درجه آزادی شامل میراگر جرمی ارائه شده توسط نویسنده دوم این مقاله مورد استفاده قرار گرفته است. ساختار این میراگر به صورت فنرهای مجزا درون آرایش دایره ای است که می تواند با چرخش هم محور و غیر هم جهت، به گونه ای موثر، سختی کل مجموعه را دست خوش تغییر قرار دهد. بنابراین می توان گستره وسیعی از فرکانس ها را تحت پوشش قرار داد؛ به نحوی که هر قسمت از این بازه متناظر با زاویه بین فنرها می باشد. به منظور تنظیم میراگر و تعیین سختی آن در هر زمان، برابری فرکانس تحریک و فرکانس میراگر مورد استفاده قرار گرفته است. از مقایسه نتایج حاصل از این روش با روش گام به گام، برتری روش گام به گام در کاهش پاسخ سیستم اصلی به اثبات رسید. روش گام به گام سبب کاهش حداکثر تغییر مکان سیستم اصلی تا 45 % بهتر از روش برابری فرکانس تحریک و میراگر می شود. این کاهش در مورد حداکثر سرعت سیستم اصلی، به میزان 43 % است.

Keywords:

کنترل ارتعاشات , میراگر جرمی , نیمه فعال , سختی متغیر , روش تنظیم بهینه