Ảnh hưởng của bộ hấp thụ bóng tự phục hồi đến các tính chất cơ học của kết cấu chế tạo và các yếu tố ảnh hưởng: Lý thuyết và Thí nghiệm

Springer Science and Business Media LLC - Tập 10 Số 3 - Trang 897-917 - 2022
Sun, Lei1, Li, Shujin2, Zhang, Fan3
1School of Civil Engineering, Hubei Engineering University, Xiaogan, China
2School of Civil Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan, China
3School of Civil Engineering and Environment, Hubei University of Technology, Wuhan, China

Tóm tắt

Để giải quyết vấn đề hiệu suất động đất kém của các kết cấu lắp ghép, một hệ thống kết cấu tiền chế mới, tức là kết cấu khung với sàn tiêu tán năng lượng sử dụng bộ giảm chấn nhúng, đã được đề xuất trước đây với trọng tâm là giảm rung cộng tác của sàn và cấu trúc chính. Đánh giá hiệu suất của chúng tôi dựa vào các mô phỏng số cũng như các thử nghiệm trên bàn rung. Hiệu suất động đất được phân tích và minh họa thông qua phân tích theo thời gian, phân tích phản ứng tần số, và mô phỏng Monte Carlo. Tác động của các tham số chính đối với hiệu ứng giảm rung đã được điều tra thêm bằng cách sử dụng cả mô hình số nhiều bậc tự do và mô hình thử nghiệm một bậc tự do. Cuối cùng, việc kết hợp lăn với tiêu tán năng lượng ma sát và tiêu tán năng lượng va chạm đã được so sánh một cách thực nghiệm. Kết quả chỉ ra rằng các bộ giảm chấn khối lượng trong sàn tiêu tán năng lượng có thể hấp thụ năng lượng hiệu quả và ức chế dao động kết cấu. Hiệu quả của sàn tiêu tán năng lượng bị ảnh hưởng bởi các tham số như tỷ lệ khối lượng và tần số, và việc lựa chọn các tham số tối ưu thường phụ thuộc vào mục tiêu nghiên cứu. Kết quả cho thấy rằng các bộ giảm chấn khối lượng trong sàn tiêu tán năng lượng có thể hấp thụ năng lượng hiệu quả và ức chế dao động kết cấu. So với tiêu tán năng lượng va chạm, bộ hấp thụ bóng ổn định hơn mà không làm giảm hiệu quả tiêu tán năng lượng.

Từ khóa

#kết cấu lắp ghép #tiêu tán năng lượng #bộ hấp thụ #hiệu suất động đất #mô phỏng số #thí nghiệm trên bàn rung

Tài liệu tham khảo

Sya B, Yla B, Dwa B, Absb C, Yue WC, Jl A (2020) "Review of thermal and environmental performance of prefabricated buildings: Implications to emission reductions in China. Renew Sustain Energy Rev 137 citation_journal_title=Contact Dermat; citation_title=Occupational dermatoses and allergy to metals in Polish construction workers manufacturing prefabricated building units; citation_author=M Kie-Swierczyńska; citation_volume=23; citation_publication_date=2010; citation_pages=27-32; citation_doi=10.1111/j.1600-0536.1990.tb00079.x; citation_id=CR2 citation_journal_title=Struct Control Health Monit; citation_title=Experimental determination of structural damping of a full-scale building with and without tuned liquid dampers; citation_author=M Tarp, C Georgakis, A Brandt, R Brincker; citation_volume=28; citation_publication_date=2020; citation_pages=1; citation_id=CR3 citation_journal_title=Earthquake Eng Struct Dynam; citation_title=Seismic response of a wobbling 3D frame; citation_author=MF Vassiliou; citation_volume=47; citation_publication_date=2018; citation_pages=1212-1228; citation_doi=10.1002/eqe.3013; citation_id=CR4 citation_journal_title=Meccanica; citation_title=Artificial neural networks prediction of in-plane and out-of-plane homogenized coefficients of hollow blocks masonry wall; citation_author=H Friaa, ML Hellara, I Stefanou, K Sab, A Dogui; citation_volume=55; citation_publication_date=2020; citation_pages=525-545; citation_doi=10.1007/s11012-020-01134-0; citation_id=CR5 citation_journal_title=J Civ Struct Heal Monit; citation_title=Seismic isolation: past, present and the importance of SHM for the future; citation_author=; citation_volume=7; citation_publication_date=2017; citation_pages=1-15; citation_doi=10.1007/s13349-016-0199-y; citation_id=CR6 citation_journal_title=Earthquake Eng Struct Dynam; citation_title=Finite locally resonant Metafoundations for the seismic protection of fuel storage tanks; citation_author=F Basone, M Wenzel, OS Bursi, M Fossetti; citation_volume=48; citation_publication_date=2018; citation_pages=232-252; citation_doi=10.1002/eqe.3134; citation_id=CR7 citation_journal_title=J Vibr Control; citation_title=Application of passivity-based and sliding mode control of permanent magnet synchronous motor under controlled voltage; citation_author=DE Chaouch; citation_publication_date=2021; citation_doi=10.1177/1077546321989507; citation_id=CR8 citation_journal_title=Struct Infrastruct Eng; citation_title=Optimum design of a non-conventional multiple tuned mass damper for a complex power plant structure; citation_author=B Li, K Dai, H Li, B Li, S Tesfamariam; citation_publication_date=2019; citation_doi=10.1080/15732479.2019.1585461; citation_id=CR9 Thorton W (2011) Shock-absorbing prefabricated wood flooring. United Stated Patent No. 13/698203 Gramola G (2016) Vibration damper device for prefabricated warehouses and similar buildings. United Stated Patent No. 14/777725 citation_journal_title=J Build Struct; citation_title=Seismic performance of precast concrete shear wall structure with sandwich facade panels and linear support; citation_author=C Xun, Y Huating; citation_volume=040; citation_publication_date=2019; citation_pages=51-59; citation_id=CR12 citation_journal_title=Eng Struct; citation_title=Cyclic behavior of reinforced concrete cladding panels connected with energy dissipative steel cushions; citation_author=F Karadoğan, E Yüksel, A Khajehdehi, H Özkaynak, A Güllü, E Şenol; citation_volume=189; citation_publication_date=2019; citation_pages=423-439; citation_doi=10.1016/j.engstruct.2019.03.092; citation_id=CR13 citation_journal_title=J Vib Control JVC; citation_title=A fractional order controller for seismic mitigation of structures equipped with viscoelastic mass dampers; citation_author=EH Dulf, O Prodan, CI Muresan; citation_volume=22; citation_publication_date=2016; citation_pages=1980-1992; citation_doi=10.1177/1077546314557553; citation_id=CR14 citation_journal_title=J Vib Control JVC; citation_title=Modeling and active vibration control of a coupling system of structure and actuators; citation_author=J Liu, X Zhang, X Chen; citation_volume=22; citation_publication_date=2016; citation_pages=385-395; citation_id=CR15 citation_journal_title=Meccanica; citation_title=Stress analyses of viscoelastic three-dimensional beam-like structures with low- and high-order one-dimensional finite elements; citation_author=M Filippi, E Carrera; citation_volume=56; citation_publication_date=2020; citation_pages=1475-1482; citation_doi=10.1007/s11012-020-01191-5; citation_id=CR16 Náprstek J, Pirner M (2002) Non-linear behaviour and dynamic stability of a vibration spherical absorber," In Proc 15th ASCE Engineering Mechanics Division Conference (Smyth A et al. eds). Columbia Univ., New York citation_journal_title=J Vib Eng Technol; citation_title=Limit trajectories in a non-holonomic system of a ball moving inside a spherical cavity; citation_author=J Náprstek, C Fischer; citation_volume=8; citation_publication_date=2020; citation_pages=269-284; citation_doi=10.1007/s42417-019-00132-1; citation_id=CR18 citation_journal_title=Nonlinear Dyn; citation_title=Stable and unstable solutions in auto-parametric resonance zone of a non-holonomic system; citation_author=J Náprstek, C Fischer; citation_volume=99; citation_publication_date=2020; citation_pages=299-312; citation_doi=10.1007/s11071-019-04948-0; citation_id=CR19 citation_journal_title=J Int Assoc Shell Spatial Struct; citation_title=The development of a ball vibration absorber for the use on towers; citation_author=M Pirner, O Fischer; citation_volume=41; citation_publication_date=2000; citation_pages=91-99; citation_id=CR20 citation_journal_title=J Sound Vib; citation_title=Tuned rolling-ball dampers for vibration control in wind turbines; citation_author=J Chen, CT Georgakis; citation_volume=332; citation_publication_date=2013; citation_pages=5271-5282; citation_doi=10.1016/j.jsv.2013.05.019; citation_id=CR21 citation_journal_title=Int Appl Mech; citation_title=Rolling of a heavy ball in a spherical recess of a translationally moving body; citation_author=VP Legeza; citation_volume=38; citation_publication_date=2002; citation_pages=758-764; citation_doi=10.1023/A:1020445215419; citation_id=CR22 citation_journal_title=Earthquake Eng Struct Dynam; citation_title=A new passive rolling-pendulum vibration absorber using a non-axial-symmetrical guide to achieve bidirectional tuning; citation_author=E Matta, A Stefano; citation_volume=38; citation_publication_date=2010; citation_pages=1729-1750; citation_doi=10.1002/eqe.929; citation_id=CR23 Náprstek J, Fisher C, Pirner M, Fisher O (2011) Non-linear dynamic behavior of a ball vibration absorber," in Proc. 3rd ECCOMAS Thematic Conf. on computational methods in structural dynamics and earthquake engineering, Corfu Greece pp. 26–28 citation_journal_title=Shock Vib; citation_title=Seismic response reduction of structures equipped with a voided biaxial slab-based tuned rolling mass damper; citation_author=S Li, L Fu, F Kong; citation_volume=2015; citation_publication_date=2015; citation_pages=15-30; citation_id=CR25