ضریب میرایی در مقابل ضریب میرایی: اصول، تفاوت ها و کاربردهای مهندسی

فرمول مکانیکی استاندارد برای دمپرهای ویسکوز مورد استفاده در مهندسی عمران به شرح زیر تعریف می شود:

F=C⋅v

کجا:
- F: نیروی میرایی خروجی دمپر (kN)
- C: ضریب میرایی، نشان دهنده ظرفیت اصلی نیروی خروجی
- v: سرعت حرکت نسبی پیستون دمپر (m/s)
- : شار سرعت میرایی، تعیین تغییر غیرخطی نیروی میرایی

این فرمول به وضوح توابع مربوطه ضریب میرایی و توان میرایی را متمایز می کند. ضریب بزرگی کلی نیرو را کنترل می کند، در حالی که توان بر حساسیت سرعت دمپر غالب است.

2.1 تعریف و واحد

ضریب میرایی یک پارامتر فیزیکی است که نیروی میرایی پایه و ظرفیت اتلاف انرژی کل یک دمپر ویسکوز را مشخص می کند. این به نیروی اساسی خروجی دمپر در سرعت حرکت واحد اشاره دارد که منعکس کننده سطح بار کلی و تناژ میرایی دمپر است.

برای میراگرهای چسبناک غیرخطی، واحد استاندارد ضریب میرایی استkN·(s/m)^. برای دمپرهای خطی با =1، واحد به ساده سازی شده استkN·s/m.

2.2 عوامل تعیین کننده

مقدار ضریب میرایی با طراحی ساختاری و محیط داخلی دمپر تعیین می‌شود، که عمدتاً شامل ویسکوزیته روغن سیلیکون، سطح مقطع پیستون، مساحت کل روزنه‌های میرایی، و ابعاد ساختاری سیلندر می‌شود. ویسکوزیته روغن بالاتر و نواحی جریان میرایی بزرگتر ضریب میرایی را به طور قابل توجهی افزایش می دهد و در نتیجه ظرفیت خروجی نیروی دمپر را بهبود می بخشد.

2.3 اهمیت فیزیکی مهندسی

ضریب میرایی مستقیماً درجه تناژ دمپر را مشخص می کند. دمپرهای با مشخصات مختلف (100kN، 300kN، 1000kN) اساساً با ضرایب میرایی آنها متمایز می شوند. مقدار C بزرگتر به معنای نیروی میرایی بیشتر و مصرف انرژی بیشتر در هر چرخه ارتعاش تحت شرایط سرعت یکسان است که اثرات لرزه ای و کاهش ارتعاش بهتری را ارائه می دهد. در مقابل، یک ضریب میرایی کوچکتر برای کنترل ارتعاشات ریز-با دامنه کم مانند ارتعاشات ناشی از باد در ساختمان‌های بلند-مناسب است.

3.1 تعریف اصلی

شار سرعت میرایی، شاخص توان سرعت حرکت در فرمول تشکیل دهنده دمپر است. این یک پارامتر بدون بعد است که رابطه غیرخطی بین نیروی میرایی و سرعت حرکت را کنترل می کند و شکل منحنی سرعت نیروی دمپر را تعیین می کند.

3.2 محدوده ارزش مشترک و طبقه بندی

در مهندسی سازه، توان میرایی یک محدوده معقول ثابت برای سناریوهای کاربردی مختلف دارد:

میرایی خطی (= 1): نیروی میرایی کاملاً متناسب با سرعت حرکت است. دارای خروجی نیروی پایدار و پاسخ فرکانس یکنواخت است که به طور گسترده در جداسازی ارتعاش تجهیزات دقیق و کنترل ارتعاش دامنه{1} کم استفاده می شود.

میرایی لرزه ای غیرخطی (= 0.2 ~ 0.6): متداول ترین محدوده مورد استفاده برای حفاظت لرزه ای ساختمان (0.3~0.5 بهینه است). میراگرهای با مقادیر کم در سرعت کم (زلزله های جزئی و ارتعاش باد) نیروی خروجی کمی دارند و در سرعت بالا (زلزله های قوی) نیروی میرایی به سرعت افزایش می دهند و افزایش اتلاف خودکار انرژی برای حفاظت سازه را تحقق می بخشند.

میرایی{0}شاخص بالا (> 1): نمونه سازه های دریچه گاز دهانه ای با حداکثر مقدار نزدیک به 2. نیروی میرایی به شدت با افزایش سرعت افزایش می یابد که به راحتی باعث تمرکز تنش ساختاری موضعی می شود و به ندرت در مهندسی ساختمان استفاده می شود.

3.3 ویژگی های مکانیکی مقادیر مختلف

یک توان میرایی کوچکتر نشان دهنده حساسیت غیرخطی با سرعت قوی تر است. تحت بارهای ارتعاشی جزئی، دمپر نیروی ملایمی ایجاد می کند تا از سختی بیش از حد سازه جلوگیری کند و راحتی ساختمان را تضمین کند. تحت بارهای ضربه ای شدید زلزله، نیروی میرایی به طور تصاعدی افزایش می یابد تا انرژی عظیم لرزه ای مصرف شود و آسیب های سازه ای کاهش یابد. یک توان میرایی نزدیک به 1، اتلاف انرژی خطی و پایدار را نشان می‌دهد، که برای سرکوب مداوم ارتعاش باد-در ساختمان‌های فوق-بلند- و سازه‌های متصل ایده‌آل است.

بسیاری از مهندسین این دو پارامتر را اشتباه می گیرند، اما عملکردهای مکانیکی، روش های تنظیم و منطق طراحی آنها کاملاً متفاوت است. تفاوت های اصلی به شرح زیر خلاصه می شود:

عملکرد اصلی: ضریب میرایی (C) نیروی خروجی کلی و ظرفیت اتلاف انرژی کل دمپر را کنترل می کند. توان میرایی ( ) قانون تغییر غیرخطی نیروی میرایی با سرعت را کنترل می کند.

تنظیم پارامتر: ضریب میرایی با تغییر اندازه پیستون، ویسکوزیته روغن و سطح دهانه میرایی تنظیم می شود. توان میرایی با اصلاح اشکال روزنه و ساختارهای کانال جریان داخلی بهینه شده است.

مبنای طراحی: ضریب میرایی با توجه به حداکثر نیروی میرایی مورد نیاز برای مقاومت لرزه ای سازه انتخاب می شود. توان میرایی با توجه به انواع ارتعاش (ارتعاش زلزله یا ارتعاش باد) و ویژگی های سرعت مطابقت دارد.

درک بصری: C نشان دهنده "قدرت" دمپر است، در حالی که نشان دهنده "مشخصه پاسخ" دمپر تحت سرعت های مختلف حرکت است.

5.1-ساختمان‌های بلند و سازه‌های لرزه‌خیز-بالا

یک توان میرایی 0.3-0.5 با ضریب میرایی منطبق را انتخاب کنید. این پیکربندی خروجی نیروی کم و آسایش خوب را تحت ارتعاش باد و زلزله‌های جزئی تضمین می‌کند و اتلاف انرژی قدرتمند و حفاظت سازه‌ای تحت زلزله‌های شدید، متعادل کردن قابلیت سرویس و ایمنی سازه را فراهم می‌کند.

5.2 کنترل لرزش باد با ساختار بسیار{1}}بالا-

یک توان میرایی متوسط ​​0.6 تا 0.9 (نزدیک به خطی) اتخاذ کنید. رابطه سرعت نیروی تقریبا خطی{3}}تلفات مداوم و پایدار انرژی را برای ارتعاشات ناشی از باد کم-و مکرر{5} میسر می‌سازد، به طور موثری نوسان ساختمان را سرکوب می‌کند و عملکرد مقاومت سازه‌ای در برابر باد را بهبود می‌بخشد.

5.3 کنترل بار لرزه ای و ضربه ای پل

یک توان میرایی کم 0.15-0.3 را انتخاب کنید. تحت تغییر شکل زیاد و سرعت بالا در هنگام زلزله، دمپر به سرعت نیروی میرایی را تقویت می کند تا حفاظت از حد مؤثر و مصرف انرژی ضربه ای برای سازه های پل را تحقق بخشد.

5.4 سیستم های جداسازی ارتعاش دقیق

میراگرهای خطی را با =1. اتخاذ کنید.

6.1 ضریب میرایی ( ) در مقابل نسبت میرایی (ζ)

نسبت میرایی ζ پارامتر کلی بدون بعد کل سازه است که ظرفیت کاهش ارتعاش طبیعی سازه ساختمان را توصیف می کند. در مقابل، توان میرایی یک پارامتر ذاتی از یک جزء دمپر است که فقط ویژگی‌های مکانیکی خود دمپر را مشخص می‌کند، بدون اینکه عملکرد کلی ساختاری را نشان دهد.

6.2 ضریب میرایی (C) در مقابل ضریب میرایی معادل (Ceq)

ضریب میرایی اصلی C یک پارامتر ذاتی کالیبره شده در کارخانه-دمپر است. ضریب میرایی معادل Ceq یک مقدار تبدیل خطی برای تحلیل اجزای محدود ساختاری است که یک پارامتر محاسباتی تقریبی است تا پارامتر فیزیکی واقعی میراگر.