Pobierz pełny numer IZOLACJI

Pełny numer IZOLACJI 6/2018 [PDF]

możesz pobrać BEZPŁATNIE - po prostu ZAREJESTRUJ konto w portalu

Parametry optymalne dwupoziomowego tłumika drgań

Pasywne tłumiki drgań
Optimal parameters of two-level tuned mass damper | Parametry optymalne dwupoziomowego tłumika drgań
Optimal parameters of two-level tuned mass damper | Parametry optymalne dwupoziomowego tłumika drgań

W projektowaniu konstrukcji narażonych na drgania powszechnie stosuje się specjalne urządzenia wykazujące zdolność tłumienia drgań, nazywane tłumikami drgań. Ich efektywność zależy m.in. od parametrów optymalnych.

Tłumiki mogą być sklasyfikowane jako: pasywne, półaktywne, aktywne i hybrydowe.

Pasywne tłumiki drgań

Do popularnych urządzeń pasywnej dyssypacji energii zalicza się tłumiki lepkie, lepko-sprężyste, tarciowe i metalowe. Były one szczególnie intensywnie udoskonalane w latach 90. w rozwiązaniach z zakresu ochrony przeciwsejsmicznej. Innego rodzaju urządzenia – strojone masowe i cieczowe tłumiki drgań – stosowane są w kontroli drgań konstrukcji w wypadku wiatru i innych przyczyn, np. typu przemysłowego.

Zobacz także: Ochrona akustyczna w budynkach

Przeglądu tłumików typu pasywnego dokonali m.in.: I. Gołębiowska i J. Rojek [1], I. Gołębiowska i W. Sakiewicz [2] oraz M.D. Symans, F.A. Charney, A.S. Whittaker i in. [3].

Odpowiednio zlokalizowane w wibroizolacji lub/i wewnątrz konstrukcji pasywne układy kontroli drgań mogą być używane do zwiększenia dyssypacji energii. W zależności od budowy układy te mogą zwiększać sztywność i wytrzymałość konstrukcji. Nie wymagają one zewnętrznego źródła energii i wykorzystują ruch konstrukcji do wytwarzania sił kontrolujących. Siły te są funkcją odpowiedzi konstrukcji [2, 4].

ABSTRAKT

W artykule przeanalizowano drgania układu tłumionego o jednym stopniu swobody z wielomasowym dwupoziomowym tłumikiem drgań (WMTD) spowodowane wymuszeniem kinematycznym. Celem analizy było zbadanie wpływu drugiego poziomu WMTD na wartości optymalne jego parametrów. Stwierdzono wysoką efektywność dwupoziomowego WMTD użytego do obniżenia poziomu drgań rozpatrywanego układu tłumionego.

The article contains an analysis of vibrations of a damped system with one degree of freedom and a two-level multiple tuned mass damper (MTMD) subjected to a kinematic excitation. The aim of the analysis is to find the effect of the second level of MTMD on the optimum values of its parameters. It is found that the analysed two-level multiple tuned mass damper has high effectiveness.

Istnieje także liczna grupa tłumików sklasyfikowanych jako półaktywne. Przykładami tego typu urządzeń są tłumiki magnetoreologiczne i elektroreologiczne [2, 4].

Od MTD do WMTD – poszukiwania parametrów optymalnych

Metody przeciwdziałania szkodliwym drganiom opracowywano na podstawie najprostszego liniowego modelu oscylatora o jednym stopniu swobody. Pasywna kontrola drgań układu nietłumionego o jednym stopniu swobody poddanego działaniu obciążenia harmonicznego po raz pierwszy została opracowana przez J.P. Den Hartoga [5].

Wprowadził on do układu urządzenie minimalizujące drgania, które składało się z masy, elementu sprężystego i elementu tłumiącego. Urządzenie to zwane jest powszechnie masowym (dynamicznym) tłumikiem drgań (MTD). Den Hartog zaproponował metodę analityczną doboru parametrów optymalnych MTD (tłumienia optymalnego i strojenia optymalnego) dołączonego do układu nietłumionego o jednym stopniu swobody.

Przeczytaj: Nowoczesne technologie elewacyjne – dobór i projektowanie

G.B. Warburton [6] wyprowadził natomiast proste wyrażenia opisujące parametry optymalne MTD zastosowanego do układu nietłumionego o jednym stopniu swobody przy siłowym i kinematycznym wymuszeniu harmonicznym i stochastycznym.

Aby poprawić efektywność jednomasowego dynamicznego tłumika drgań, zaproponowano urządzenie składające się z wielu dynamicznych tłumików drgań ustawionych równolegle lub szeregowo, zwane wielomasowym (dynamicznym) tłumikiem drgań (WMTD).

WMTD umożliwia podwyższenie odporności budowli już istniejących, wcześniej zabezpieczonych przed nadmiernymi drganiami, na działanie obciążeń sejsmicznych czy parasejsmicznych, bez naruszenia ich konstrukcji. Urządzenie to może być wykorzystywane łącznie z innymi sposobami ochrony konstrukcji przed drganiami.

Konstrukcje wyposaża się w WMTD m.in. wówczas, gdy istnieje konieczność zmniejszenia reakcji na obiekt lub w wypadku problemów wynikających z gabarytów i ciężaru pojedynczego MTD. Rolę wielomasowych dynamicznych tłumików drgań mogą również spełniać elementy belkowe czy płytowe.

Efektywność WMTD z równolegle ustawionymi MTD, dołączonego do układu tłumionego o jednym stopniu swobody obciążonego siłą harmoniczną, badali H. Yamaguchi i N. Harnpornchai [7]. Porównali oni ją z efektywnością MTD i wykazali, że optymalny WMTD jest efektywniejszy niż MTD.

Identyczny układ wyłącznie przy wymuszeniu kinematycznym w postaci białego szumu badali również A.S. Joshi i R.S. Jangid [8]. Otrzymali oni parametry optymalne WMTD przy założeniu minimalnej wartości maksimum charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowej i przy założonym rozkładzie częstości własnych poszczególnych MTD.

Warto zobaczyć: Diagnostyka techniczna budynku wielkopłytowego

Do parametrów optymalnych należały: współczynnik tłumienia, współczynnik strojenia oraz zakres współczynników strojenia. Parametry te określono w odniesieniu do różnych współczynników tłumienia konstrukcji i różnych współczynników masy (stosunek masy tłumika drgań do masy konstrukcji).

Jangid [9] badał także układ nietłumiony będący pod wpływem harmonicznego wymuszenia kinematycznego przy takich samych założeniach. Obaj autorzy wykazali w analizowanych przykładach [8, 9], że optymalny współczynnik tłumienia wzrasta wraz ze wzrostem współczynnika masy.

L. Zuo i S.A. Nayfeh [10] zaproponowali algorytm numeryczny do optymalizacji indywidualnej sztywności i tłumienia każdego z ustawionych równolegle MTD dla układu o jednym stopniu swobody przy wymuszeniu siłowym i kinematycznym.

A.W. Dukart i A.I. Olejnik [11] analizowali zaś różne modele WMTD otrzymane z połączenia szeregowo i równolegle ustawionych MTD. Znaleźli oni parametry optymalne analizowanych modeli przy założonym rozkładzie częstości kolejnych MTD i przy harmonicznym obciążeniu siłowym układu o jednym stopniu swobody.

Złożoność konstrukcji WMTD i konieczność jego optymalizacji wymaga jednak jeszcze wielu eksperymentów i badań teoretycznych. Mimo że napisano już wiele prac dotyczących analizy efektywności sposobów obniżania poziomu drgań konstrukcji, do tej pory nie zbadano wielopoziomowego WMTD uwzględniającego wpływ rozkładu masy na poszczególnych poziomach przy optymalnych, dobranych indywidualnie współczynnikach strojenia dla każdego MTD i tłumieniu optymalnym.

Problem ten zostanie przedstawiony w niniejszym artykule. Zbadano mianowicie wpływ obciążenia parasejsmicznego, modelowanego wymuszeniem harmonicznym, na odpowiedź układu tłumionego o jednym stopniu swobody w celu znalezienia parametrów optymalnych dwupoziomowego WMTD (strojenia optymalnego każdego tłumika, tłumienia optymalnego oraz optymalnego współczynnika rozkładu masy na obu poziomach) zastosowanego do obniżenia poziomu drgań analizowanego układu.

Artykuł pochodzi z: miesięcznika IZOLACJE 6/2012

Komentarze

(2)
Jan | 26.09.2013, 12:49
Ledwo można zauważyć treść artykułu - ale ciekawy
sw | 18.10.2014, 00:13
drogi i mosty
   1 / 1   

Wybrane dla Ciebie


Dobierz najlepszy materiał termoizolacyjny. Sprawdź »


Ocieplenie powinno być trwałe i odporne na niekorzystne oddziaływanie czynników atmosferycznych... ZOBACZ »


Jak ochronić przed wodą podpiwniczenia i fundamenty?

Wykańczasz dom i potrzebne Ci wysokiej jakości materiały?

W przypadku aplikacji na podłożach wykazujących mikropęknięcia, przy wykonywaniu izolacji wodoszczelnej wanien...
czytaj dalej »

Dopasuj rozwiązanie do Twoich potrzeb i rodzaju wykonywach prac... czytaj dalej »

Czym skutecznie zaizolować fundament?

Zadaniem hydroizolacji jest zablokowanie dostępu wody i wilgoci do wnętrza obiektu budowlanego. Istnieje kilka rodzajów izolacji krystalizujących, a ich znajomość ułatwia zaprojektowanie i wykonanie szczelnej budowli. czytaj dalej »

 


Uszczelnianie dachu - to warto wiedzieć »

Zarabiaj pieniądze sprzedając prąd »

Przeczytaj, zanim zdecydujesz się na zakup konkretnego materiału. czytaj dalej » Wszystkie znane obecnie źródła energii, poza energią geotermalną i atomową, są pośrednio efektem działania promieniowania słonecznego... czytaj dalej »

Fakty i mity na temat szarego styropianu »

Jak zabezpieczyć rury przed stratami ciepła?

Od kilku lat rośnie popyt na styropiany szare. W Niemczech i Szwajcarii większość spr... czytaj dalej » Czym powinieneś kierować się przy wyborze odpowiedniej izolacji rur? czytaj dalej »

Akustyczne płyty ścienne i sufitowe »

Energooszczędne płyty warstwowe z izolacją z wełny mineralnej o unikalnych właściwościach przeciwpożarowych i strukturalnych...  czytaj dalej »


Jak przyspieszyć prace budowlane?

Zobacz, jak możesz zaoszczędzić czas (i pieniądze). Uzyskaj bezpłatną wycenę materiałów w 48 godzin!  czytaj dalej »


Łatwa hydroizolacja dachu bez mieszania i odmierzania »

Gdzie stosować izolację polimocznikową?

Wymagania dotyczące dachów płaskich będą zawsze kompleksowe. Już od dawna dachy płaskie stają się „dachami użytkowymi“, przykładowo dla urządzeń fotowoltaicznych, klimatyzacyjnych, wymienników ciepła i wielu innych...
czytaj dalej »

Być może wciąż zastanawiasz się czy Twoja firma powinna zainwestować w posadzki epoksydowe? Jeśli szukasz odpowiedniego materiału na podłogę w hali produkcyjnej... czytaj dalej »


Jak trwale zabezpieczyć budynki przed wodą?

Skutecznie zabezpiecz budowane konstrukcje przed pożarem »

Rozwijamy kreatywne rozwiązania dla osiągniecia pożądanego sukcesu nawet w przypadku specjalnych projektów czytaj dalej » Masywne elementy budowlane w starych obiektach często nie spełniają wymagań przeciwpożarowych określonych w obowiązujących przepisach. czytaj dalej »

Chcesz ograniczyć straty ciepła z budynku? Zobacz »


W obecnych czasach rosnące ceny energii cieplnej i elektrycznej skłaniają do analizy strat ciepła w budynkach mieszkalnych. Jedynym sposobem ograniczenia kosztów jest... ZOBACZ »



dr hab. inż., prof. nadzw. UTP Irena Gołębiowska
dr hab. inż., prof. nadzw. UTP Irena Gołębiowska
Ukończyła Politechnikę Szczecińską. Jest kierownikiem Katedry Konstrukcji Budowlanych Uniwersytetu Technologiczno-Przyrodniczego w Bydgoszczy. Jest autorką wielu publikacji naukowych z zakresu dynamik... więcej »
mgr inż. Wioletta Sakiewicz
mgr inż. Wioletta Sakiewicz
Ukończyła Akademię Techniczno-Rolniczą w Bydgoszczy. Obecnie jest pracownikiem naukowo-dydaktycznym Uniwersytetu Technologiczno- Przyrodniczego w Bydgoszczy. Naukowo zajmuje się zagadnieniami ochrony k... więcej »
Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników portalu Izolacje.com.pl... dowiedz się więcej »
Triflex Polska Triflex Polska
Triflex zyskał na rynku europejskim pozycję lidera w zakresie opracowywania, kompleksowego doradztwa oraz zastosowania uszczelnień i powłok...
6/2019

Aktualny numer:

Izolacje 6/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Problemy eksploatacyjne tynków wewnętrznych
  • - Warunki techniczne robót murarskich
Zobacz szczegóły
Jaką technologię wykonania tarasu wybrać w naszym klimacie?

Jaką technologię wykonania tarasu wybrać w naszym klimacie?

Zarówno w starych, jak i nowo wzniesionych budynkach coraz częściej można zauważyć bardzo zły stan balkonów i tarasów. Dlaczego tak się dzieje?
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl

.