Демпфера

При проектировании множества конструкций, особую обеспокоенность вызывает воздействие сейсмических и аэродинамических вибраций. Упругопластичный демпфер, реализованный конструкционно (установленный в схеме конструкции), ограничивает деформацию и снижает риск отказа строительных компонентов в результате такого воздействия.

Воздействие вибраций на конструкции

Когда конструкция подвергается вибрации, ее компоненты испытывают напряжение и деформацию, которые усиливаются возбуждением собственных колебаний в конструкции. В дополнение к возможному повреждению самой конструкции, эти колебания могут также служить источником дискомфорта и неудобства для жильцов.

Независимо от того будут ли сейсмические и аэродинамические вибрации и их эффекты воздействовать постоянно или, от случая к случаю, очень важно учитывать их в процессе проектирования. Демпфирование — один из способов, который доказал свою пригодность в уменьшении таких вибраций, особенно в высотных зданиях и мостах, и сохраняет долговечность этих конструкций.

Моделирование конструкционного упругопластичного демпфера

Знаете ли вы, что вы можете самостоятельно смоделировать конструкционный упругопластичный демпфер с помощью COMSOL Multiphysics? Чтобы помочь вам начать, мы создали обучающую модель Viscoelastic Structural Damper model которую можно найти в Библиотеке приложений, а также в библиотеке моделейМодуля Механика конструкций

Частотный анализ

Прежде всего, в модели анализируется частотный отклик конструкционного упругопластичного демпфера. Составленный из двух слоев упругопластичного материала, демпфер размещается между стальными крепежными элементами.

На рисунке представлено изображение двух слоев упругопластичного материала (темно-серые) со стальными крепежными элементами, показанными в светло-сером цвете.

Затем, крепежные элементы подвергаются внешнему периодическому воздействию с частотой в диапазоне от 0 до 5 Гц. При этом один из крепежных элементов остается зафиксированным. Рисунок ниже показывает смещение демпфера при частоте 5 Гц. Следующий рисунок демонстрирует соотношение между частотой прикладываемого воздействия и коэффициентами затухающих и незатухающих колебаний, представляющими вязкоупругие свойства материала.

Смещение при частоте 5 Гц.

График коэффициентов незатухающих (синяя линия) и затухающих (зеленая линия) вынужденных колебаний.

Анализ переходных процессов

На следующем этапе, мы можем запустить анализ переходных процессов, чтобы выяснить зависимость поля смещения от времени, как показано на рисунке ниже.

Объемное графическое изображение z-компоненты поля смещения после 1-ой секунды вынужденных колебаний.