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: 58000 تومان
(ایران ترجمه - Irantarjomeh)
توضیح
بخش زیادی از این مقاله بصورت رایگان ذیلا قابل مطالعه می باشد.
شماره
۱۱۲
کد مقاله
CVL112
مترجم
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh
نام فارسی
کاربرد آلیاژهای حافظه دار در زمینه جداسازی لرزه ای: یک بررسی
نام انگلیسی
Application of Shape Memory Alloys in Seismic Isolation: A Review
تعداد صفحه به فارسی
۴۸
تعداد صفحه به انگلیسی
۱۹
کلمات کلیدی به فارسی
کنترل غیرفعال / پاسیو, بازگردانندگی, سیستم های جداسازی لرزه ای, آلیاژهای حافظه دار شکلی (SMA), کنترل سازه
کالج مهندسی راه و ساختمان، کالج مهندسی، دانشگاه تهران، ایران
مرجع به انگلیسی
Civil Engineering Infrastructures Journal; School of Civil Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Iran
کشور
ایران
کاربرد آلیاژهای حافظه دار در زمینه جداسازی لرزه ای: یک بررسی
چکیده
در خلال دو دهه گذشته علاقه فزاینده ای در ارتباط با روش های کنترل مهندسی سازه ارائه شده اند. آلیاژهای حافظه دار و سیستم های جداسازی لرزه ای به عنوان مثال های سیستم های کنترل پاسیو / غیرفعال به شمار می آیند که کاربرد هر یک از آنها به صورت مستقل سبب ارتقای کارآمد عملکرد لرزه ای سازه می شود. ویژگی هایی نظیر محدوده بالای کرنشی بدون هرگونه دفرمه شدگی باقیمانده، ظرفیت میرایی بالا، قابلیت بازگردانندگی ممتاز، مقاومت بالا در برابر خستگی و خوردگی و دوام مناسب سبب شده است تا آلیاژهای حافظه دار شکلی به عنوان یک ابزاره کارآمد میراگر یا بخشی از ایزولاتورها یا جداکننده های پایه قلمداد شوند. ویژگی منحصر به فرد آلیاژهای حافظه دار بازیابی دفرمه شدگی های باقیمانده حتی پس از بروز تکان های قدرتمند زمین می باشد. جداسازی لرزه ای به عنوان یک ابزاره مناسب جهت کاهش صدمات مربوط به زمین لرزه به شمار می آید. در مطالعات تحقیقاتی اخیر در این مبحث، آلیاژ حافظه دار شکلی در ترکیب با سیستم جداسازی لرزه ای بکار گرفته شده و نتایج آنها معرف تناسب کاربرد آنها جهت کنترل واکنش سازه ها می باشد. این مقاله یافته های مطالعات تحقیقاتی در خصوص سیستم جداسازی پایه بکار گرفته شده در ساختمان ها یا سازه های پلی از طریق شامل سازی رفتار منحصر به فرد آلیاژهای حافظه دار را مورد بررسی قرار می دهد. این مطالعه شامل اطلاع اولیه در خصوص ویژگی های سیستم جداسازی و همچنین مواد حافظه شکلی می باشد. کارایی و کاربردپذیری این دو مکانیزم با استفاده از ارائه چندین مورد عرضه خواهند شد.
کلمات کلیدی:کنترل غیرفعال / پاسیو، بازگردانندگی، سیستم های جداسازی لرزه ای، آلیاژهای حافظه دار شکلی (SMA)، کنترل سازه.
کاربرد آلیاژهای حافظه دار در زمینه جداسازی لرزه ای: یک بررسی
مقدمه
این موضوع به طور گسترده ای مورد شناسایی قرار گرفته است که کاربرد روش های مختلف کنترل سازه به طور مؤثری سبب محافظت از سازه ها در برابر نیروهای مربوط به زمین لرزه می شود. این روش ها نه تنها برای تسکین و تعدیل چنین نیروهایی کارآمد می باشند، بلکه در کنترل نوسانات نامطلوب سازه، بواسطه باد، یا تحریک های لرزه ای، نیز مؤثر هستند. در خلال سالیان اخیر، عوامل بسیاری در ارتباط با کنترل واکنش سازه نقش داشته اند. این عوامل شامل افزایش انعطاف پذیری سیستم های سازه ای، افزایش سطوح ایمنی، سطح عملکرد دقیق، و ملاحظات اقتصادی می باشند.
امروزه، توجه قابل ملاحظه ای بر روی تحقیقات و توسعه ابزاره های کنترل سازه در ارتباط با ساختمان ها و پل ها جلب شده است و علی الخصوص در این زمینه شاهد توجه به مباحث کاهش باد و پاسخ لرزه ای می باشیم. در خلال دو دهه گذشته، تلاش های قابل توجهی در زمینه توسعه مفهوم کنترل سازه در ارتباط با یک فناوری قابل کاربرد ارائه شده اند. این سیستم های کنترلی قابلیت توسعه یک نیروی کنترل پذیر به منظور اضافه ساختن یا پراکنده سازی انرژی در یک ساختار یا حتی هر دو مورد را دارند. آنها را می توان به واسطه ابزاره های خاص مرتبط در زمینه بهره گیری از حسگرها، کنترلرها و فرآیندهای زمان واقعی به صورت مطلوبی مورد استفاده قرار داد. این سیستم کنترلی به چهار نوع تقسیم می شوند: سیستم های پاسیو یا غیرفعال، سیستم های اکتیو یا فعال، سیستم های هیبریدی یا ترکیبی و سیستم های نیمه فعال. این موارد ذیلاً مورد بررسی قرار خواهند گرفت.
این مقاله نسبت به بررسی و کنکاش سیستم های کاربردی جدید مربوط به مواد نوین نظیر آلیاژهای حافظه دار (SMAs) در سیستم های جداسازی پایه به منظور فایق آمدن بر محدودیت های فوق اقدام می نماید. ویژگی های مهم SMAها عبارتند از: مقاومت قابل توجه در برابر خستگی تحت چرخه های کرنشی بزرگ، پایایی و دوام پذیری زیاد، مقاومت قابل توجه در برابر خوردگی و عدم تخریب پذیری به واسطه افزایش سن سازه. بنابراین، از طریق پیاده سازی SMA در مبحث جداسازی های پایه لرزه ای، مزیت های ذیل حاصل می شوند: محدوده های دائمی و طویل المدت یا دوره کاربرد مادام العمر (بدون نیاز به حفظ و نگهداری و مشکلات جابجایی، حتی پس از وقوع زمین لرزه های قدرتمند)، کنترل مناسب نیروها و قابلیت خود بازگردانی. با توجه به کاربرد گسترده آلیاژ حافظه دار (SMA) در زمینه مهندسی راه و ساختمان، این مقاله به طور گسترده ای در ارتباط با کاربرد آلیاژهای نیتینول SMA در سیستم های جداسازی پایه می باشد. با وجود آنکه غالب آلیاژهای SMA جدید دارای ظرفیت های زیادی در خصوص میرایی می باشند، نیتینول از کارایی میرایی کمتری در مقایسه با دیگر انواع سیستم های جداسازی نظیر سیستم های بالشتک با قابلیت بالشتک بالا و سیستم های بالشتک لاستیکی ـ سربی، برخوردار می باشد. این نوع از آلیاژ SMA دارای عملکردی همانند یک بازیاب یا کنترلر می باشد. آلیاژهای حافظه دار آهنی با قابلیت بیشتر میرایی در مقایسه با نیتینول به عنوان انتخاب مناسبی جهت کاربرد آن در سیستم های جداسازی پایه به شمار می آید. با این حال، ارزیابی SMA ـ آهنی و عملکرد آن و همچنین تأثیر پیش کشیدگی نیازمند مطالعات متعاقب می باشد. به علاوه، بکارگیری این سیستم نوآورانه در سازه ها به عنوان یک مؤلفه جدید به شمار می آید که نیازمند بررسی های بیشتر می باشد.
کاربرد آلیاژهای حافظه دار در زمینه جداسازی لرزه ای: یک بررسی
سیستم جداسازی پایه
سیستم جداسازی پایه به عنوان یک فناوری جدیدکنترل لرزه ای سازه به شمار می آید که بر مبنای مفهوم کاهش نیاز لرزه ای به جای افزایش ظرفیت مقاومت در برابر زمین لرزه سازه می باشد. کاربرد مناسب این فناوری منجر به عملکرد بهتر سازه ها در طی زمین لرزه های بزرگ می شود (Naeim و Kelly، ۱۹۹۹). این مورد را می توان به عنوان یک ابزار کنترلی پاسیو نام برد که بین فنداسیون و پایه ساختمان نصب می شود. برای پل ها، جداکننده های پایه بین عرشه و ستون پل نصب می گردند. در ساختمان ها، این جداکننده ها قابلیت محافظت سازه از نیروهای زمین لرزه از طریق کاهش ورودی انرژی لرزه ای به داخل سازه را داشته و بنابراین سبب می شوند تا بخش پایه ساختمان قابلیت انعطاف پذیری مناسبی در مسیرهای عرضی داشته باشد. این مورد منجر به افزایش مدت اساسی پایداری یک سازه خواهد شد. بنابراین سیستم جداسازی لرزه ای می تواند به طور قابل توجهی سبب کاهش هر دو مورد رانش های بین طبقه ای و کف ساختمان ها گردیده و بنابراین یک راه حل اقتصادی مناسب را جهت کاهش صدمات غیرساختاری به واسطه زمین لرزه عرضه می نماید. در نتیجه، دو ویژگی مهم را می توان از واکنش سیستم ساختاری با استفاده از فرآیند جداسازی پایه ملاحظه نمود (شکل های ۱ و ۲). اولین ویژگی تأثیر تغییر دوره می باشد که به طور قابل توجهی سبب ازدیاد طول دوره سازه شده و بنابراین منجر به کاهش معنی دار برش پایه ساختمان یا شبه شتاب گیری همانگونه که در شکل ۱ نشان داده شده است می شود. میزان کاهش منوط به طبیعت حرکت زمین و دوره سازه دارای پایه ثابت می باشد. انعطاف پذیری متعاقب سبب طولانی شدگی دوره سازه و افزایش جابجایی های نسبی در جداسازها می شود. ویژگی دوم اثر پراکنده سازی انرژی می باشد که سبب فراهم آوردن میرایی بیشتر در سیستم می شود. با اضافه سازی میرایی سازه در این سیستم، دفرمه شدگی سازه به طور قابل توجهی کاهش می یابد (شکل ۲). به علاوه، یک نیروی برشی پایه کمتر بر روی سازه با توجه به میرایی بیشتر حاصل خواهد شد (شکل ۱)، و بنابراین این موضوع مشهود می باشد که با سطوح میرایی بالاتر واکنش سازه از حساسیت کمتری در برابر گوناگونی های مربوط به ویژگی های حرکتی زمین برخوردار بوده، همانگونه که به وسیله منحنی های پاسخ یکنواخت تر برای سازه ها در هر دو شکل این مورد مشخص شده است. ذکر این نکته ضروری است که برای ابزاره هایی که دوره سازه را گسترش می دهند، اطمینان از آنکه سازه مربوطه بر روی زمین نرم بنا نشده است مهم تلقی می شود. برای سازه هایی که بر روی زمین های نرم بنا شده اند و دارای دوره های طولانی هستند، پاسخ های سازه گسترش یافته و برای چنین سازه هایی ابزاره های با مکانیزم های انتشار یا پراکنده سازی انرژی می بایست مورد استفاده قرار گیرند (Yang و همکاران، ۲۰۰۳).
کاربرد آلیاژهای حافظه دار در زمینه جداسازی لرزه ای: یک بررسی
بالشتک های الاستومری
بالشتک لاستیک طبیعی (NRB)، به عنوان اولین بالشتک الاستومری ارائه شده، متشکل از بلوک های لاستیکی بزرگ بدون صفحات تقویت کننده فولادی می باشد. این سیستم دارای سفتی عمودی به میزان چندین برابر سفتی یا سختی افقی می باشد و از لاستیک هایی بهره مند است که نسبتاً نامیرا هستند. در این نوع از الاستومر، حرکت افقی متصل به یک حرکت نوسانی می باشد. بنابراین سبب شتابگیری عمودی به واسطه مود تاب خوردگی یا نوسانی خواهد شد. در خلال سالیان اخیر، بالشتک های لاستیکی طبیعی با صفحات تقویت کننده فولاد داخلی به منظور کاهش برجسته شدگی عرضی بالشتک ها و همچنین افزایش سفتی عمودی ارائه شده اند (Naeim و Kelly، ۱۹۹۹). بالشتک های لاستیک لایه ای طبیعی به صورت صفحات فولادی و پلاستیکی در لایه های متناوب نیز ارائه گردیده اند، همانگونه که در شکل ۳ نشان داده شده است، که قابلیت ارائه انعطاف پذیری افقی و سفتی یا سختی عمودی سطح بالایی را خواهند داشت (Datta، ۲۰۰۲).
بالشتک های جداسازی لغزشی
بکارگیری ابزاره های جداسازی لغزشی در سازه ها به عنوان کارآمدترین تکنیک در ارتباط با جداسازی لرزه ای به شمار می آید که سبب کاهش سطوح بالای شتاب روبنایی خواهد شد. در مقایسه با دیگر سیستم های جداکننده مرتبط، این جداکننده ها دارای حساسیتی به محتوای بسامد میزان تحریک شدگی یا مقدار وقوع زمین لرزه نمی باشند. مزیت سیستم های جداسازی لغزشی در مقایسه با دیگر بالشتک های لاستیکی متعارف عبارتند از: (۱) کارآمدی برای محدوده گسترده ای از ورودی های فرکانسی و (۲) کاهش اثر پیچشی به وجود آمده به وسیله ساختمان های نامتقارن (Mayes، ۲۰۰۰).
مواد آلیاژ حافظه دار
مزیت اصلی در فناوری ساخت و ساز توسعه مواد پیشرفته و جامعیت آن در سیستم های نوآورانه مربوط به سازه به منظور فراهم آوردن عملکرد بهتر می باشد. یک مثال مرتبط با مواد هوشمند و پیشرفته آلیاژ حافظه دار می باشد. SMAها در دهه ۱۹۳۰ کشف شده اند اما توجه ویژه آنها تا دهه ۱۹۶۰ به تعویق افتاد و متعاقباً توجه بیشتر به این مقوله در دهه ۱۹۸۰ جلب شد آن به هنگامی که مواد هوشمند در صنایع ساختمان بکار گرفته شدند. SMAها به عنوان موادی به شمار می آیند که قابلیت مقاومت در برابر کرنش های بزرگ (تا ۱۰ درصد) بدون نشان دادن حالت پلاستیسیته یا انعطاف پذیری بیش از حد را دارند (Brocca و همکاران، ۲۰۰۲). محدوده کرنش الاستیکی بزرگ، ظرفیت میرایی بالا، قابلیت بازگردانندگی، مقاومت بالا در برابر خستگی، عدم نیاز به حفظ و نگهداری، پایایی و قابلیت بازیافت کرنش ها به وسیله حرارت به عنوان مشخصه های منحصر به فردی محسوب می شوند که سبب شده است تا SMAها به عنوان یک ابزاره میراگر مؤثر به شمار آیند (DesRoches و Delemont، ۲۰۰۲، Motahari و همکاران، ۲۰۰۷). اخیراً، کرنش ابرالاستیکی حداکثری در چنین موادی تا حد ۵/۱۳ درصد در انواع مختلف SMAها نظیر آلیاژهای حافظه دار آهنی رسیده است (Tanaka و همکاران، ۲۰۱۰).
SMA در ترکیب با فناوری جداسازی پایه
خواص منحصر به فرد SMA منجر به استفاده آن در بسیاری از سیستم های کنترلی شده است. مهمترین ویژگی خواص میرایی SMA جهت کاهش پاسخ و دفرمه شدگی پلاستیکی سازه های در معرض بارگذاری های شدید می باشد. SMA ها را می توان به صورت مؤثر برای این هدف با توجه به مکانیسم های جداسازی زمین مورد استفاده قرار داد. جداگرهای ساخته شده از SMA که بین یک بخش روبنایی و زمین نصب می شوند، سبب فیلتر نمودن انرژی هسته ای که از حرکت زمین ساطع می شود گردیده و آن را به سمت بخش روبنایی هدایت نموده به گونه ای که صدمه دیدگی این بخش کمتر خواهد شد. علاوه بر پراکنده سازی انرژی و احیای مرتبط پس از باربرداری، مزیت دیگر این آلیاژ به عنوان یک جداساز فراهم آوردن سفتی متغیر برای سازه در ارتباط با سطوح تحریک شدگی می باشد (Song و همکاران، ۲۰۰۶).
کاربرد آلیاژهای حافظه دار در زمینه جداسازی لرزه ای: یک بررسی
مطالعات عددی در ارتباط با جداسازهای پایه SMA
Wilde و همکاران (۲۰۰۰) یک سیستم جداسازی هوشمند متشکل از بالشتک لاستیکی لایه ای با یک ابزاره ساخته شده از آلیاژ حافظه دار (SMA) جهت ارزیابی پاسخ پل مواجه شده در معرض خطرات زمین لرزه را پیشنهاد نمودند. این مدل پل در شکل ۹ به تصویر کشیده شده است. آنها دو سیستم جداسازی در بخش روبنایی از پایه پل را در نظر گرفته اند. بالشتک لاستیکی لایه ای با یک میله SMA اضافه، که تحت عنوان یک سیستم SMA از آن یاد می شود، و یک بالشتک لاستیکی لایه ای با یک هسته سربی و یک سیستم مقاوم در برابر جابجایی تحت عنوان سیستم NZ مورد استفاده قرار گرفته است.
مطالعات تجربی در زمینه جداکننده های پایه SMA
Dolce و همکاران (۲۰۰۰) نسبت به پیاده سازی و آزمایش مهاربندهای خاص برای سازه های قالبی و ابزاره های جداسازی در ارتباط با ساختمان ها و پل ها بر مبنای آلیاژ حافظه دار شکلی اقدام نمودند (شکل ۱۸). آنها ویژگی های اصلی ابزاره های SMA نظیر موارد ذیل را تصدیق نمودند: ظرفیت بازگردانندگی، سفتی بالا برای جابجایی های کوچک، و ظرفیت مناسب پراکنده سازی انرژی. آنها همچنین ابزاره های جداسازی لرزه ای با توجه به قابلیت بازگردانندگی در ارتباط با SMA و ویژگی های مکانیکی کارآمد آن را مشخص ساخته و قابلیت بازیافت موقعیت اولیه سازه با توجه به کنترل مناسب جابجایی را خاطرنشان ساخته اند. در حقیقت ابزاره های مبتنی بر SMA فراهم آورنده نیروهای مکمل جهت کنترل مناسب نیروها و بازیافت شکل غیردفرمه شده سازه در انتهای عملیات می باشد که نهایتاً سبب حذف هرگونه جابجایی باقیمانده گردیده و در عین حال سبب تسلیم در اجزای سازه ای می شود.
کاربرد آلیاژهای حافظه دار در زمینه جداسازی لرزه ای: یک بررسی
نتیجه گیری
در این مقاله بررسی اطلاعات مربوط به عملکرد فناوری جداسازی پایه به عنوان یک سیستم کنترل پاسیو یا غیرفعال سازه ها ارائه شده است. به علاوه این فرآیند مشخص کننده کاربرد مواد پیشرفته نظیر SMA و یکپارچه سازی آن در سیستم های سازه ای نوآورانه به منظور فراهم آوردن عملکرد ارتقاء یافته می باشد. خواص منحصر به فرد آلیاژ حافظه دار شکلی به عنوان یک مثال مواد هوشمند نیز مورد بحث قرار گرفته اند. ویژگی های خاصی نظیر ظرفیت میرایی بالا، مقاومت مناسب در برابر خستگی، بازگردانندگی، عدم نمایش ویژگی پلاستیسیته در کرنش های بزرگ، بازیافت کرنش ها به وسیله حرارت و موارد مشابه سبب شده است تا SMA به عنوان یک ابزار میراگر مؤثر یا جزء جداکننده های پایه به شمار آید. این مطالعه مباحث تحقیقاتی اخیر را مورد بررسی قرار داده است که در آنها سیستم جداسازی پایه با SMA قابلیت حاصل آوردن بهترین عملکرد مربوط به سازه ها به هنگام رویارویی با تحریک های لرزه ای را خواهد داشت. ابزاره های مبتنی بر ـ SMA فراهم آورنده نیروهای مکمل جهت کنترل مناسب بار اعمال شده می باشند و قابلیت بازیافت شکل غیردفرمه شده سازه در انتهای عملیات را داشته و به علاوه توان حذف جابجایی باقیمانده را نیز خواهند داشت. ابزاره SMA را می توان به عنوان یک جزء مقیدکننده عرضی برای سیستم بردگاهی نیز بکار گرفت که سبب فراهم آوردن خواص بازگردانندگی همراه با قابلیت پراکنده سازی مناسب انرژی خواهد شد. در نهایت غالب مطالعات مشخص ساختند که قابلیت پیاده سازی و کارآمدی ابزاره های جداسازی لرزه ای جدید را می توان به منظور ارائه یک اثر ابرالاستیکی در ارتباط با آلیاژهای حافظه دار شکلی نیز بکار گرفت.
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.
