امين كرم‌نسب

چکيده

امروزه تمايل به ساخت ساختمان­هايي بلندتر كه از انعطاف­پذيري بيشتر و ميرايي كمتر برخوردار باشند، افزايش يافته است. انعطاف­پذيري سازه­ها سبب افزايش احتمال بروز شكست در آنها خواهد شد. ميراگر تلاطمي تنظيمي (TSD) يكي از انواع روش­ها براي كاهش ارتعاش سازه است. در پايان نامه­ي حاضر، TSD به كمك يك روش عددي بدون شبكه­بندي تحت عنوان هيدروديناميك ذرات هموار (SPH) مدل­سازي شده است. بررسي جريان در TSD مجهز به صفحات مشبك تحت بارگذاري هارمونيك و مقايسه نتايج با داده­هاي آزمايشگاهي، از ديگر مسايلي است كه در اين پايان­نامه به آن پرداخته شده است. پارامترهاي مختلفي نظير مقدار نيروي وارده از سيال به بدنه مخزن، ارتفاع موج و تعيين پروفيل جريان درون مخزن تحت دامنه­ها و فركانس­هاي مختلف ارتعاشي تعيين شده است. طول مخازن مورد مطالعه بين 5/0 تا 5/1 متر و عمق آب درون آنها بين 10 تا 320 ميلي­متر تغيير مي­كند.با توجه به توانايي­هاي روش عددي SPH در شبيه­سازي جريان سطح آزاد همراه با تغييرشكل­هاي بزرگ، مسايل مختلفي مرتبط با تحليل جريان در TSD حل گرديد. محدوده دامنه ارتعاشي مورد مطالعه بين 5/0 تا 1000 ميلي­متر است كه نسبت به مطالعات پيشين بسيار بزرگتر مي­باشد. پاسخ سازه­هاي يك و چند درجه آزادي مجهز به TSD با استفاده از مدلي هيبريدي متشكل از دو روش عددي SPH و اجزاء محدود (FEM)، بررسي شده است. مدل مذكور براي ارزيابي پاسخ ديناميكي سازه­هاي مورد مطالعه تحت بارگذاري­هاي زلزله در طيف وسيع فركانسي استفاده گرديد. دو سازه چند درجه آزادي با رفتار خطي تحت 3 زلزله قرار گرفتند. اين سازه­ها به TSD مجهز بوده و خصوصيات آنها براي نسبت­هاي مختلف فركانسي و جرمي بررسي شد. صحت­سنجي روش SPH بوسيله 4 مثال انجام شد. در اين مثال­ها مخزن TSD تحت بارگذاري­هاي هارمونيك قرار داده شد.

تطابق قابل قبولي ميان نتايج SPH و نتايج آزمايشگاهي مشاهده گرديد كه اين مسأله به معناي توانايي SPH در شبيه­سازي TSD است. همچنين با مقايسه نتايج آزمايشگاهي و مدل هيبريدي قابليت مدل مذكور در تعيين پاسخ سازه­اي يك درجه آزادي تحت بارگذاري تصادفي اثبات گرديد. پس از صحت­سنجي، مخزنن TSD با طول 500 ميلي­متر محتوي مقادير مختلف عمق آب، تحت بارگذاري­هايي با دامنه ارتعاشي 10 و 40 ميلي­متر بررسي شد. بر اساس نتايج حاصله، تشكيل امواج انتقالي سبب افزايش كارايي مخزن TSD خواهد شد. در اين شرايط جرم سيال در طول مخزن جابه­جا شده و امواج با عمق مناسب ايجاد مي­گردند. در بخش سازه­اي نيز نشان داده شد كه استفاده از TSD سبب كاهش پاسخ سازه­هاي مورد مطالعه خواهد گرديد هرچند كه در بعضي موارد افزايش پاسخ سازه را در پي داشته است. كارايي TSD به نوع امواج تشكيل يافته و نيز خصوصيات ذاتي سازه بستگي دارد. نتايج حاكي از آن است كه نسبت فركانس 9/0 و نسبت جرمي 08/0، مقادير بهينه براي سازه­هاي مورد مطالعه مي­باشند.