مبانی و سازوکار چاه غیرخطی انرژی در کاهش ارتعاشات

نوع مقاله: مقاله علمی ترویجی

نویسندگان

دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران جنوب، باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، تهران

چکیده

حذف ارتعاشات ناخواسته سازه‌های مهندسی موضوع شمار بسیاری از پژوهش‌های علمی است. از جمله جدیدترین و کارآمدترین جاذب‌های ارتعاشاتی که به‌تازگی مورد توجه محققان قرار گرفته است، چاه غیرخطی انرژی است. این جاذب غیرخطی که به‌صورت عددی، تحلیلی و آزمایشگاهی روی سیستم‌های مختلف بررسی و آزمایش شده است، قادر است انرژی را از سیستم اولیة تحت بارگذاری‌های متفاوت خارجی به‌صورت یک‌طرفه، غیرفعال و در گسترة وسیعی از فرکانس‌های تحریک جذب و دفع نماید. در این مقاهل پس از آشنایی با مفاهیم اولیة ارتعاشات و جاذب‌ها، کاربرد، مزایا، نحوة عملکرد و ویژگی‌های چاه غیرخطی انرژی در کاهش ارتعاشات سیستم‌های مکانیکی نسبت به سایر جاذب‌های ارتعاشاتی بررسی می‌شود. از جمله مشخصه‌های غیرخطی این جاذب‌ها، ایجاد ناپایداری‌هایی در سیستم است که به خارج کردن انرژی از سیستم اولیه منجر می‌شود. در نهایت نیز انواع مختلف چاه غیرخطی انرژی و رژیم‌های پاسخ به سیستم‌های همراه با این جاذب غیرفعال به‌صورت کامل بررسی می‌گردد.

کلیدواژه‌ها


[1] L. Meirovitch, Analytical methods in vibration vol. 16: Macmillan, New York, 1967.

[2] A. H. Nayfeh, B. Balachandran, Applied nonlinear dynamics: analytical, computational and experimental methods: John Wiley & Sons, 2008.

[3] M. Colvin, Energy sinks with nonlinear stiffness and nonlinear damping, 2010.

[4] H. Frahm, Device for damping vibrations of bodies, Google Patents, 1911.

[5] Z. Ying, W. Zhu, T. Soong, A stochastic optimal semi-active control strategy for ER/MR dampers, Journal of Sound and Vibration, Vol. 259, pp. 45-62, 2003.

[6] E. Gourc, G. Michon, S. Seguy, A. Berlioz, Design optimisation of a nonlinear energy sink embedded on a harmonically forced linear oscillator: theoretical and experimental developments, in ASME 2012 International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference, 2012, pp. 589-598.

[7] D. Younesian, A. Nankali, M. E. Motieyan, Application of the Nonlinear Energy Sink Systems in Vibration Suppression of Railway Bridges, in ASME 2010 10th Biennial Conference on Engineering Systems Design and Analysis, 2010, pp. 227-231.

[8] J. Taghipour, M. Dardel, Steady state dynamics and robustness of a harmonically excited essentially nonlinear oscillator coupled with a two-DOF nonlinear energy sink, Mechanical Systems and Signal Processing, Vol. 62, pp. 164-182, 2015.

[9] E. Gourc, G. Michon, S. Seguy, A. Berlioz, Experimental investigation and theoretical analysis of a nonlinear energy sink under harmonic forcing, in ASME 2011 International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference, 2011, pp. 391-397.

[10] A. F. Vakakis, O. V. Gendelman, L. A. Bergman, D. M. McFarland, G. Kerschen, Y. S. Lee, Nonlinear targeted energy transfer in mechanical and structural systems vol. 156: Springer Science & Business Media, 2008.

[11] A. T. Savadkoohi, B. Vaurigaud, C.-H. Lamarque, S. Pernot, Targeted energy transfer with parallel nonlinear energy sinks, part II: theory and experiments, nonlinear dynamics, vol. 67, pp. 37-46, 2012.

[12] A. Abbasi, S. Khadem, S. Bab, M. Friswell, Vibration control of a rotor supported by journal bearings and an asymmetric high-static low-dynamic stiffness suspension, Nonlinear Dynamics, pp. 1-21, 2016.

[13] M. A. Al-Shudeifat, N. Wierschem, D. D. Quinn, A. F. Vakakis, L. A. Bergman, B. F. Spencer, Numerical and experimental investigation of a highly effective single-sided vibro-impact non-linear energy sink for shock mitigation, International journal of non-linear mechanics, Vol. 52, pp. 96-109, 2013.

[14] O. Gendelman, L. Manevitch, A. F. Vakakis, R. M’closkey, Energy pumping in nonlinear mechanical oscillators: Part I-Dynamics of the underlying Hamiltonian systems, Journal of Applied Mechanics, Vol. 68, pp. 34-41, 2001.

[15] D. M. McFarland, G. Kerschen, J. J. Kowtko, Y. S. Lee, L. A. Bergman, A. F. Vakakis, Experimental investigation of targeted energy transfers in strongly and nonlinearly coupled oscillators, The Journal of the Acoustical Society of America, Vol. 118, pp. 791-799, 2005.

[16] X. Jiang, D. M. McFarland, L. A. Bergman, A. F. Vakakis, Steady state passive nonlinear energy pumping in coupled oscillators: theoretical and experimental results, Nonlinear Dynamics, Vol. 33, pp. 87-102, 2003.

[17] C.-H. Lamarque, O. V. Gendelman, A. T. Savadkoohi, E. Etcheverria, Targeted energy transfer in mechanical systems by means of non-smooth nonlinear energy sink, Acta mechanica, Vol. 221, pp. 175-200, 2011.

[18] G. B. Whitham, Linear and nonlinear wave’s, Vol. 42: John Wiley & Sons, 2011.

[19] Y. Starosvetsky, O. Gendelman, Response regimes in forced system with non-linear energy sink: quasi-periodic and random forcing, Nonlinear Dynamics, Vol. 64, pp. 177-195, 2011.

[20] M. Parseh, M. Dardel, M. H. Ghasemi, M. H. Pashaei, Steady state dynamics of a non-linear beam coupled to a non-linear energy sink, International Journal of Non-Linear Mechanics, Vol. 79, pp. 48-65, 2016.