طراحی و ساخت نوع جدیدی از میراگرهای اصطکاکی متغیر با محرک الکترومغناطیسی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، پژوهشکده مهندسی سازه، پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله، تهران، ایران

2 دانشجوی دکتری پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌‌شناسی و مهندسی زلزله، تهران، ایران

چکیده

در این مطالعه استفاده از نیروی الکترومغناطیسی در میراگر اصطکاکی مورد توجه قرار گرفته است و یک میراگر اصطکاکی قابل کنترل معرفی شده است. در این میراگر از تغییرات جریان الکتریکی برای تغییر نیروی عمود بر سطوح لغزش صفحات اصطکاکی استفاده گشته است. در این روش با استفاده از آهنرباهای الکتریکی قدرتمند که انرژی الکتریکی اندکی نیاز دارند و با کنترل شدت جریان عبوری، عملکرد میراگر اصطکاکی تحت اختیار قرار می ­گیرد. به این منظور با در نظر گرفتن رفتار مغناطیسی مواد و با استفاده از مدل‌سازی کامپیوتری، علاوه بر صحت­سنجی نتایج تحلیلی، رفتار این آهنربای الکتریکی به‌صورت پارامتریک مورد بررسی قرار گرفت و نتایج آزمایش‌ها رفتار مناسب و کنترل‌پذیری این میراگر را تأیید نمود. برای تغییر نیروی عمود بر سطح آهنرباهای الکتریکی، با استفاده از مدارهای الکترونیکی جریان عبوری از آنها از صفر تا 1/5 آمپر تغییر کرد و حداکثر نیروی تولید شده میراگر به حدود 1200 نیوتن رسید. توان الکتریکی مورد نیاز برای ایجاد حداکثر ظرفیت نیرویی 8/5 وات اندازه ­گیری شد. همچنین زمان پاسخگویی مولدهای نیرو به تغییرات جریان، حداکثر 56 میلی ­ثانیه برای رسیدن به حداکثر ظرفیت و  68 میلی­ ثانیه برای بازنشانی نیروی میراگر اندازه­گ یری شد. نتایج مطالعات این پژوهش نشان داد این نوع مولد نیرو توانایی به‌کارگیری در جهت کنترل نیمه ­فعال سازه ­ای را داراست. نتایج تحلیلی و آزمایشگاهی الکترومگنت ­ها نشان داد که حداکثر تنش عمود بر سطحی که این نوع مولد نیرو می‌‌تواند ایجاد کند در حدود 10 کیلوگرم بر سانتی­ متر مربع است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

  1. Hunt, S.J. (2002) Semi-active smart-dampers and resetable actuators for multi-level seismic hazard mitigation of steel moment resisting frames.
  2. Dyke, S., Spencer Jr, B., Sain, M., and Carlson, J. (1996) Modeling and control of magnetorheological dampers for seismic response reduction. Smart Materials and Structures, 5(5), pp. 565.
  1. Rabinow, J. (1948) The magnetic fluid clutch. American Institute of Electrical Engineers, Transactions of the, 67(2), 1308-1315.
  2. Yang, G., Spencer, B., Carlson, J., and Sain, M. (2002) Large-scale MR fluid dampers: modeling and dynamic performance considerations. Engineering Structures, 24(3), 309-323.
  3. Kawashima, K., Unjoh, S., and Shimizu, H. (1992) Earthquake response control of highway bridges by variable damper. 311-317.
  4. Feng, Q. and Shinozuka, M. (1990) Use of a variable damper for hybrid control of bridge response under earthquake.
  5. Patten, W. (1998) The I-135 Walnut Creek Bridge: An Intelligent Highway Bridge via Semi-active Structural Control. 427-436.
  6. Gaul, L. Albrecht, H., and Wirnitzer, J. (2004) Semi-active friction damping of large space truss structures. Shock and Vibration, 11(3-4), 173-186.
  7. Gaul, L. and Becker, J. (2014) Reduction of structural vibrations by passive and semiactively controlled friction dampers. Shock and Vibration, 2014, Article ID 870564, 7 pages, https://doi.org/10.1155/2014/870564.
  8. Pardo‐Varela, J. and Llera, J. (2015) A Semi‐active piezoelectric friction damper. Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 44(3), 333-354.
  9. Hrovat, D., Barak, P., and Rabins, M. (1983) Semi-active versus passive or active tuned mass dampers for structural control. Journal of Engineering Mechanics, 109(3), 691-70.
  10. Nagarajaiah, S. (2000) Structural vibration damper with continuously variable stiffness. US Patent 6,098,969, 2000.
  11. Varadarajan, N. and Nagarajaiah, S. (2004) Wind response control of building with variable stiffness tuned mass damper using empirical mode decomposition/Hilbert transform. Journal of Engineering Mechanics, 130(4), 451-458.
  12. Kannan, S., Uras, H.M. and Aktan, H.M. (1995) Active control of building seismic response by energy dissipation. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 24(5), 747-759.
  13. Feng, M.Q., Shinozuka, M., and Fujii, S. (1993) Friction-controllable sliding isolation system. Journal of Engineering Mechanics, 119(9), 1845-1864.
  14. Cheng, T.-H. and Oh, I.-K. (2009) Coil-based electromagnetic damper and actuator for vibration suppression of cantilever beams. Journal of Intelligent Material Systems and Structures, 20(18), 2237-2247.
  15. Zuo, L., Chen, X., and Nayfeh, S. (2011) Design and analysis of a new type of electromagnetic damper with increased energy density. Journal of Vibration and Acoustics, 133(4), 041006.
  16. Agrawal, A. and Yang, J. (2000) A semi-active electromagnetic friction damper for response control of structures. Advanced Technology in Structural Engineering, 1-8.
  17. Amjadian, M. and Agrawal, A.K. (2017) Vibration control using a variable coil-based friction damper. pp. 101642J-101642J-11.
  18. Griffiths, D.J. and College, R. (1999) Introduction to Electrodynamics. Prentice Hall Upper Saddle River, NJ.
  19. Pauly, D.E. (1996) Power Supply Magnetics Part I: Selecting Transformer/Inductor Core Material. Powerconversion and Intelligent Motion-English Edition, 22(1), 23-34.
  20. Laughton, M. and Warne, D. (2003) Electrical Engineer's Reference Book. Newnes.
  21. Meeker, D. (2015) Finite Element Method Magnetics. FEMM, 4.2­.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 06 اردیبهشت 1400
  • تاریخ بازنگری: 09 بهمن 1400
  • تاریخ پذیرش: 24 بهمن 1400

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار