الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.
قیمت
قیمت این مقاله: 38000 تومان
(ایران ترجمه - Irantarjomeh)
توضیح
بخش زیادی از این مقاله بصورت رایگان ذیلا قابل مطالعه می باشد.
شماره
۳۵
کد مقاله
CVL35
مترجم
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh
نام فارسی
مطالعه تجربی در زمینه سیستم کنترل دما برای میراگرهای ویسکوالاستیکی
نام انگلیسی
EXPERIMENTAL STUDY ON A TEMPERATURE CONTROL SYSTEM FOR VISCO-ELASTIC DAMPERS
تعداد صفحه به فارسی
۲۸
تعداد صفحه به انگلیسی
۱۰
کلمات کلیدی به فارسی
سیستم کنترل دما، میراگرهای ویسکوالاستیکی
کلمات کلیدی به انگلیسی
TEMPERATURE CONTROL SYSTEM; VISCO-ELASTIC DAMPERS
مرجع به فارسی
کنفرانس بین المللی مهندسی زلزله، کانادا
دپارتمان معماری، دانشگاه واسدا، توکیو، ژاپن
انستیتو تحقیقات فنی و مهندسی، یوکوهاما، ژاپن
مرجع به انگلیسی
World Conference on Earthquake Engineering; Waseda University, Tokyo, Japan
کشور
ژاپن
مطالعه تجربی در زمینه سیستم کنترل دما برای میراگرهای ویسکوالاستیکی
چکیده
در بین بسیاری از میراگرهای ویسکوالاستیکی (VED ها) میراگرهای ویسکوالاستیکی خطی به نظر بهتر از میراگرهای نوع غیر خطی می باشند، چرا که این نوع از میراگرها از طریق استفاده یک مدل کلی و ساده ماکسول به راحتی قابلیت شبیه سازی رفتار خطی را خواهند داشت. با این وجود، خواص مکانیکی آنها غالبا در برابر دمای محیطی کاملا حساس می باشند. مقاومت برخی از میراگرها به نظر به هنگام افزایش یا کاهش دما بالا و پایین می رود. بر این مبنا ممکن است تاثیر نامناسبی بر روی رفتار لرزه ای ساختمان ها مخصوصا به هنگامی که دما کاملا پایین باشد ایجاد شود. بنابراین، در این مبحث ما نسبت به ارائه سیستم کنترل دمایی برای این دسته از میراگرها (VED ها) اقدام نمودیم. بخش اول این مقاله اقدام به تشریح آزمایشات نوسان موج تصادفی می نماید که ما با استفاده از یک میراگر دارای اندازه واقعی انجام دادیم تا آنکه خواص مکانیکی یک میراگر ویسکوالاستیکی در وضعیت دمایی ۰ الی ۴۰ درجه سانتی گراد مشخص شود. بخش دوم در ارتباط با آزمایشات میدانی میراگرهای ویسکوالاستیکی در مقایس کامل با استفاده از سیستم کنترل دمایی می باشد. با وجود آنکه این سیستم به عنوان یک سامانه کاملا ساده به شمار می آید، قابلیت حفظ دمای میراگر هدف به میزان ۲۰ درجه، و در عین حال نگهداری هر بخش از مواد ویسکوالاستیک در حول و حوش ۵ درجه سانتی گراد وجود خواهد داشت. در نهایت، با استفاده از یک میراگر کنترل دمایی و یک میراگری که تحت شرایط متعارف در دمای استاندارد ۲۰ درجه سانتی گراد نگهداری شده است، آزمایشات نوسان / لرزه جهت بررسی تاثیر کنترل دما بر روی خواص مکانیکی میراگرهای ویسکوالاستیکی (VED ها) انجام شد. در این آزمایشات این موضوع مشخص گردید که تاثیر بسیار اندک کنترل دمایی بر روی خواص مکانیکی وجود دارد.
مطالعه تجربی در زمینه سیستم کنترل دما برای میراگرهای ویسکوالاستیکی
۱- مقدمه
خواص مکانیکی نشان داده شده به وسیله ارتباط تنش – کرنش میراگرهای ویسکوالاستیکی (VED ها) به طور آشکار نشان دهنده انواع مختلف وابستگی ها در این زمینه، همانند فرکانس، کرنش و دما، می باشد (Ishikawa[1]). تقریبا دو نوع از میراگرهای ویسکوالاستیکی بر مبنای وجود وابستگی کرنشی / تغییر شکلی را می توان ذکر نمود. یکی از این انواع معرف حالت غیرخطیت در رابطه تنش- کرنش به هنگام کاربرد که در حالت بسامد / فرکانس یک ساختمان می باشد و بنابراین تحت عنوان «میراگر ویسکوالاستیکی غیر خطی» شناخته می شود. نوع دیگر نشان دهنده یک ارتباط تنش – کرنش خطی می باشد، بنابراین تحت عنوان «میراگر ویسکوالاستیکی خطی» خوانده می شود. میراگرهای ویسکوالاستیکی خطی، شامل سری های دوگانه، از وابستگی کرنشی سطح پایینی برخوردار می باشند.
در صورتی که یک مدل دینامیکی، نظیر مدل کلی ماکسول، جهت بیان یک وابستگی فرکانسی متمایز انتخاب گردد، به صورت نسبتا آسانی قابلیت انجام آنالیز واکنش زمین لرزه ای در یک ساختمان، که در آن از میراگرهای ویسکوالاستیکی خطی استفاده شده است، وجود دارد. بنابراین، چنین میراگرهایی از خواص بسیار مطلوبی برای طراحی لرزه ای برخوردار می باشند (Soda[2]). با این وجود، به منظور عمومی سازی این نوع از میراگرهای ویسکوالاستیکی خطی به عنوان یک ابزار موثر برای فراهم آوردن ایمنی در طی یک رخداد زمین لرزه ای، وابستگی دمایی خواص مکانیکی آنها را می بایست حل نمود. به همین دلیل، نویسنده های این مقاله یک روش کنترل دمایی برای میراگرهای ویسکوالاستیکی خطی را ایجاد نمودند که از هیتر های ورقه ای / صفحه ای به عنوان ادوات ارتقا دهنده وابستگی دمایی (مخصوصا دماهای پایین) بهره می گیرد، و در عین حال این سیستم به گونه ای می باشد که قابلیت حاصل آوردن عملکرد میرایی بالا و استفاده آسان از مدل دینامیکی با دقت بالا را دارا می باشد.
در مطالعه قبلی، یک میراگر دو لایه ای کوچک کلاس ۳۰ kN برای بررسی های ابتدایی کنترل دما استفاده شد. با حفظ میراگر در یک دمای مدنظر، قابلیت توزیع دما به صورت یکنواخت در سراسر مواد ویسکوالاستیک وجود دارد (Soda[3]). بنابراین، آزمایشات میدانی انجام شده با استفاده از یک میراگر چهار لایه ای کلاس ۹۰ kN اندازه متوسط این موضوع را ثابت نمود که قابلیت کاربرد روش کنترل دما برای میراگرها دارای لایه های ویسکوالاستیکی متعدد وجود دارد (Hagiwara[4]). مقاله جاری نتایج یک بررسی در خصوص تاثیر مقایسی روش کنترل دمایی با استفاده از یک میراگر ویسکوالاستیکی اندازه حقیقی را گزارش می نماید. در ابتدا میراگرهای دو لایه کلاس ۳۰۰ kN در زمینه تقویت لرزه ای به کار گرفته شد تا آنکه وابستگی دمایی خواص مکانیکی یک میراگر با اندازه حقیقی مشخص شود. سپس، کاربرد روش کنترل دمایی سبب شد تا دمای میراگر در یک محیط حقیقی زمستانی تثبیت گردد که معرف تاثیر مقیاسی اندکی برای این روش می باشد.
مطالعه تجربی در زمینه سیستم کنترل دما برای میراگرهای ویسکوالاستیکی
۲- خواص مکانیکی یک میراگر با اندازه حقیقی
۱-۲٫ بررسی اجمالی و اهداف تجربی
قبل از انجام یک آزمایش کامل در خصوص روش کنترل دمایی، آزمایشات نوسان موج تصادفی با استفاده از یک میراگر اندازه حقیقی انجام گردید تا آنکه خواص مکانیکی میراگر ویسکوالاستیکی در یک محدوده دمایی بین ۰ الی ۴۰ درجه سانتی گراد مشخص شود. با توجه به مدول ذخیره g¢ و مدول اتلاف g² هر دمای حاصل آمده از این آزمایشات، وابستگی دمایی خواص دینامیکی با استفاده از حاصل آوردن ضریب اصلاح دمایی بر مبنای استاندارد ۲۰ درجه سانتی گراد مشخص گردید. این نتایج جهت مقایسه خواص مکانیکی میراگرهای دارای اندازه حقیقی همراه با خواص مکانیکی که به وسیله مطالعات قبلی مشخص شده اند به کار گرفته شدند.
۲-۲٫ نگاهی به تجهیزات آزمایشی
تجهیزات آزمایشی شامل یک سیستم بارگذاری دینامیک راهنمای خطی (شکل ۱) در انستیتوی تحقیقاتی پیشرفته دانشگاه Waseda می باشد. نوسان جابجایی – کنترل شده با استفاده از یک محرک ۱ MN جهت ایجاد دفرمه شدگی برشی در ماده ویسکوالاستیک در یک میراگر ویسکوالاستیکی به کار گرفته شد. این میراگر آزمایشی در یک زاویه ۹۰ درجه چرخیده شده و از ناحیه جانبی بر روی یک مخزن دمایی ثابت قرار داده شد که منجر به اعمال جابجایی عرضی به بخش های از آن گردید (شکل ۱). از طریق به گردش در آوردن هوای گرم شده یا خنک از یک منبع دمایی ثابت، قابلیت حفظ دمای میراگر در یک سطح خاص در محدوده دمایی منفی ۱۰ درجه الی ۶۰ درجه سانتی گراد وجود دارد.
۳-۲٫ بررسی نمونه
نمونه ای که به عنوان یک میراگر با اندازه واقعی استفاده شد یک ماده ویسکوالاستیکی صفحه دولایه ای با ترکیب دوگانه بوده است که دارای ضخامت برشی d=15 و مساحت برشی S می باشد که به صورت S/d (انحراف معیار) ۲۷m مشخص شده است. ابعاد کلیه بخش های این نمونه در شکل ۲ نشان داده شده اند، و شکل بیرونی آن نیز در تصویر ۲ به نمایش گذاشته شده است.
۴-۲٫ اقلام آزمایشی
در این آزمایش، نوسانات موج سینوسی و تصادفی در دماهای ۰، ۱۰، ۲۰، ۳۰ و ۴۰ درجه سانتی گراد برای نمونه ویسکوالاستیکی به کار گرفته شد. در آزمایشات نوسان موج تصادفی، مجموعه ۶ موج ورودی مشخص شده است: سه موج نویز سفید (۵ Hz Wave-01، ۰۲، ۰۳) با ویژگی های فاز مختلف که دارای یک طیف فوریه یکنواخت ۰٫۱Hz الی ۵Hz و یک دامنه نوسان حداکثری ۳ mm (کرنش برشی ۲۰ درصد) می باشند و سه موج نویز سفید (۱۰ Hz Wave-01، ۰۲، ۰۳) با ویژگی های فازی مختلف، که دارای یک طیف فوریه یکنواخت ۰٫۱ Hz الی ۱۰Hz و دامنه نوسان حداکثری ۵/۱ mm (کرنش برشی ۱۰ درصد) می باشند. جابجایی به کار گرفته شده بر مبنای دفرمه شدگی برشی حقیقی تحت کنترل قرار گرفت، که در ماده ویسکوالاستیک نمونه میراگر رخ داده است.
۵-۲٫ نتایج آزمایش
شکل ۳ نشان دهنده مدول ذخیره g¢ و مدول اتلاف g² هر دمای ماده ویسکوالاستیکی برای نویز سفید (۱۰ Hz Wave-02) با یک باند یکنواخت ۱/۰ الی ۱۰ هرتز و یک دامنه نوسان حداکثری ۵/۱ mm (کرنش برشی ۱۰درصد) در آزمایشات نوسانی موج تصادفی می باشد.
۶-۲٫ ضریب اصلاح دمایی مدول الاستیسیته پیچیده
شکل ۳ نشان دهنده مدول ذخیره g¢ و مدول اتلاف g² می باشد که در بازه های ۱/۰ هرتز الی ۱ هرتز، ۲/۰ هرتز الی ۲ هرتز و ۱ هرتز الی ۱۰ هرتز ترسیم شده است. میانگین های g¢/g¢۲۰ و g²/g²۲۰ برای هر دما نیز جهت حاصل آوردن منحنی نمایی در شکل ۴ ترسیم شده اند.
مطالعه تجربی در زمینه سیستم کنترل دما برای میراگرهای ویسکوالاستیکی
۳- تاثیر کنترل دمای میراگر دارای اندازه واقعی
۱-۳٫ ترکیب روش کنترل دما
یک نگاه اجمالی به سیستم کنترل دما که برای میراگر با اندازه واقعی مورد استفاده قرار گرفته است در شکل ۶ نشان داده شده است. هر دو طرف این میراگر و بخش الحاقی با هیترهای صفحه ای پوشیده شده اند، در حالیکه خود این هیترهای صفحه ای با ورق های سیمانی ذخیره ساز حرارتی و فوم رزین ضد اشتعال پوشده شده اند تا آنکه قابلیت ارتقای عایق حرارتی وجود داشته باشد. عملیات هیترهای صفحه ای با استفاده از ترمو-کنترلر دیجیتال تحت کنترل می باشد. با وجود آنکه این مورد یک سیستم کاملا ساده است، در صورتی که دمای اطراف کاهش یابد، قابلیت حفظ دمای میراگر هدف به میزان ۲۰ درجه سانتی گراد وجود خواهد داشت و در عین حال بخش ویسکوالاستیکی نیز در محدوده ۵ درجه سانتی گراد حفظ خواهد شد. تنظیم دمای عملیاتی با توجه به مقاومت میراگر محاسبه می گردد، بنابراین الزامی جهت تنظیم یک دمای هدف وجود نخواهد داشت. جهت ساده کردن روش کنترل دمایی (شکل ۷)، سوییچ باز – بسته (ON-OFF) به جای روش کنترل PID منبع حرارتی مورد استفاده قرار می گیرد. علاوه بر این تنظیم دستی گرما با استفاده از مبدل در تعامل با مولد حرارتی میسر می باشد.
۲-۳٫ نگاهی به ساختمان
ساختمانی که این روش در آن اعمال شده است در منطقه Tsurumi ایالات Yokohama قرار دارد. این ساختمان که در سال ۱۹۷۱ ساخته شده است، دارای یک ساختار RC به صورت چهار طبقه می باشد و بلندی لبه بام آن ۸/۱۵ متر و کل مجموع فضای آشکوب تقریبا ۳۰۰۰ متر مربع می باشد. قواره ای که به وسیله کانال خلیج توکیو (Tokyo Bay) مشخص شده است، در زمینی قرار دارد که در اواخر دهه ۱۹۲۰ مرمت شد و ساختمان آن به وسیله ستون های RC پشتیبانی می شود. بررسی خواص لرزه ای این ساختمان نشان دهنده آن است که شاخص لرزه ای این سازه در حدود ۵/۰ می باشد، بنابراین، این ساختمان از نقطه نظر زمین لرزه تقویت شده است. همان گونه که در تصویر ۳ مشاهده می شود، یک چارچوب میراگر در بخش بیرونی ساختمان نصب شده است و هر طبقه مجهز به ۶ میراگر ویسکوالاستیکی می باشد که مجموع میراگرها را به ۲۴ عدد می رساند. بخش بالایی و پایینی فولاد – H (400x400x13x21) این قالب تقویتی (شکل ۸) به تیر آهن کناری ساختمان با لنگرهای شیمیایی (φ۲۰x27) محکم شده است، بنابراین کلیه میراگرهای ویسکوالاستیکی قابلیت کنترل دمایی با استفاده از سیستم تشریح شده در فصل ۲ را خواهند داشت.
۳-۳٫ تاثیر کنترل حرارت
حال به ما اجازه دهید تا نگاهی به میراگری بیندازیم که در بخش شرقی طبقه سوم نصب شده است. شکل ۹ نشان دهنده هیسترزیس دمایی در بخش های میراگر می باشد که با استفاده از ترموالمان های – K نوع – پوششی که در ۱۸ محل در بخش های ماده ویسکوالاستیکی کار گذاشته شده بود اندازه گیری شد. دما در زمانی که برآوردها انجام شدند، یعنی ۱۶ ژانویه ۲۰۰۳، فراتر از نقطه یخ زدگی در حول و حوش ساعت ۸ صبح بوده است که این دما تنها به میزان ۵ درجه سانتی گراد در طی روز افزایش یافته است و بعنوان یک دمای کاملا پایین برای بخش مرکزی یوکوهاما به حساب می آید. در نتیجه، دمای میانگین ماده ویسکوالاستیکی می بایست به میزان ۲۰±۱°C کنترل شود، در حالیکه تفاوت بین دماهای حداقلی و حداکثری در نقاط سنجشی در ماده ویسکوالاستیکی در محدوده ۵ درجه سانتی گراد بوده است. این امر مؤکد آن است که چنین دمایی به صورت یکنواخت توزیع شده و تحت کنترل ثابتی قرار دارد.
۴-۳٫ تاثیر کنترل دما بر روی خواص مکانیکی
در این آزمایش، یک میراگر بر روی یک مخزن دمای ثابت قرار گرفته و در صفر درجه سانتی گراد نگهداری شد که معرف یک تفاضل دمایی حداکثری ۱۰ درجه سانتی گراد با مقایسه با بخش داخلی ماده ویسکوالاستیکی می باشد. با کاربرد از دو نوع از میراگر های اندازه واقعی، یعنی یک میراگر کنترل دمایی و یک میراگر که بر روی مخزن دمای – ثابت در نزدیکی شرایط معمولی در دمای استاندارد ۲۰ درجه سانتی گراد مشخص شده است، آزمایشات نوسان با استفاده از ادوات مشابه در فصل ۲ انجام شد تا تاثیر کنترل دما بر روی خواص مکانیکی میراگر ویسکوالاستیکی مشخص شود. شکل ۱۰ نشان دهنده مدول ذخیره g¢ و مدول اتلاف g² می باشد که در یک آزمایش نوسان موج تصادفی از طریق وارد ساختن نویز سفید که دارای دامنه حداکثری نوسان ۵/۱ میلیمتر می باشد (کرنش برشی ۱۰ درصد) با یک باند یکنواخت از ۱/۰ هرتز الی ۱۰ هرتز حاصل آمده است. به عنوان مرجع، g¢ و g² مدل M3 (Soda[2]) که در مطالعه قبلی استفاده شده است نشان داده شده است. شکل ۱۱ نشان دهنده هیسترزیس برای آزمایشات نوسانی موج سینوسی با دامنه نوسان ثابت ۳ میلیمتر (کرنش برشی ۲۰ درصد) و آزمایشات نوسانی موج سینوسی با فرکانس ثابت ۲/۰ هرتز می باشد.
مطالعه تجربی در زمینه سیستم کنترل دما برای میراگرهای ویسکوالاستیکی
۴- نتیجه گیری
این مقاله اقدام به گزارش نمودن اثر مقیاسی روش کنترل دمایی با استفاده از یک میراگر دارای اندازه حقیقی نموده است. یافته های اصلی به شرح ذیل می باشند:
۱) آزمایشات نوسان تصادفی با استفاده از میراگر دارای اندازه حقیقی مؤکد وابستگی دمایی خواص مکانیکی می باشند. در نتیجه، مدول ذخیره g¢ و مدول اتلاف g² در یک دمای تصادفی بین ۰ و ۴۰ درجه سانتی گراد نشان دهنده منحنی هایی هستند که به صورت موازی در امتداد محور عمود بر منحنی های g¢ و g² در دمای استاندارد ۲۰ درجه سانتی گراد قرار خواهند گرفت. موازی سازی این منحنی های g¢ و g² معرف آن است که میزان حرکت g¢ و g² تقریبا به صورت مساوی در محدوده از ۰ هرتز الی ۱۰ هرتز بوده است.
۲) میراگرهای دو لایه کلاس – kN 300 برای مستحکم سازی مورد استفاده قرار گرفته که مشخص کننده یک سیستم کنترل حرارت می باشند. در نتیجه، حتی تحت شرایط محیطی کاملا حاد (۰ الی ۵ درجه سانتی گراد) در طی روز و به هنگام دوره اندازه گیری، دمای میانگین ماده ویسکوالاستیکی به میزان۲۰±۱°C کنترل شده است، در حالیکه تفاضل دما داخل ماده ویسکوالاستیکی در محدوده ۵ درجه سانتی گراد مشخص گردید. این امر مؤکد آن است که دما به صورت یکنواخت توزیع شده و به صورت با ثباتی نیز تحت کنترل می باشد.
۳) تاثیر کنترل حرارت بر روی خواص مکانیکی در آزمایشات نوسانی با استفاده از یک میراگر دارای اندازه واقعی مورد بررسی قرار گرفت. در این آزمایشات، با وجود آنکه میراگر کنترل – دما نشان دهنده یک تفاضل دمایی حداکثری ۱۰ درجه سانتی گراد در داخل ماده ویسکوالاستیکی در یک محیط با دمای پایین بوده است، با این حال افزایش در مدول الاستیکی پیچیده در حدود ۲۰ درصد حفظ شده است، که خود مؤکد آن است که تاثیر کنترل دمایی اندکی بر روی خواص مکانیکی وجود خواهد داشت.
یافته های فوق مؤکد آن هستند که اثر مقیاسی اندکی در خصوص روش کنترل دمایی میراگرهای ویسکوالاستیکی وجود دارد و همچنین مؤکد قابلیت بالای به کار گیری روش کنترل دمایی می باشد.
لطفا به جای کپی مقالات با خرید آنها به قیمتی بسیار متناسب مشخص شده ما را در ارانه هر چه بیشتر مقالات و مضامین ترجمه شده علمی و بهبود محتویات سایت ایران ترجمه یاری دهید.
