سبد خرید شما در حال حاضر خالی است!
تخمين زدن عوامل بهينه ميرا گر هاي وزنه ای تنظيم شده با استفاده از تحقيق درباره هماهنگي (يا تناسب وزنه ای ،ميرايي ، فرکانس و…)
خلاصه
در اين مقاله عوامل بهينه ميرا گر هاي وزنه ای تنظيم شده (TMD ) تحت ارتعاشات زلزله اي پيشنهاد مي شوند. تحقيق درباره هماهنگي (HS ) و يک روش بهينه سازي رياضي که بطور موفقيت آميزي براي چند مشکل مهندسي بکار رفته است براي تنظيم کردن ميرا گر هاي وزنه ای غير فعال يا منفل کردن باز نگري مي شوند يک برنامه نرم افزار matlab براي بهينه سازي رياضي و شبيه سازي دامنه زماني اسجاد مي شود. معيار هاي بهينه سازي ، اعداد و ارقام حداکثري جابجايي اولين طبقه و کار کرد انتقال شتاب هستند. براي پيدا کردن بهترين نتايج همهويژگي هاي TMD تحقيق مي شوند. براي يک بهينه سازي سريع و کلي ، يک بار گذاري هماهنگ براي رابطه هاي بهم پيوسته عددي استفاده مي شود. همچنين عوامل نهايي TMD تحت ارتعاشات زمين لرزه چک مي شوند. اين رويکرد تازه با چند روش سند سازي شده ديگر مقايسه مي شود. مقايسه ها نشان مي دهند که رويکرد جديد ازروش ها ي ديگر سند سازي شده موثر تر است و به سبب عوامل کوچکتر يا کمتر TMD ، امکان پذير تر است.
واژه هاي کليدي : زمين لرزه ، کنترل سازه اي ، جنبه هاي ديناميکي يا حرکتي سازه اي ، ميرا گر وزنه ای شده ، بهينه سازي تحقيق درباره هماهنگي
1-مقدمه
ميرا گر وزنه ای تنظيم شده يک سيستم کنترل غير فعال است که اجزاء مکانيکي مثل وزنه ، فنر ها و ميرا گر ها ي مايع لزج را در برمي گيرد. ميرا گر هاي وزنه ای تنظيم شده در ساختمان هاي بلند مرتبه براي ميرايي لرزش ها نصب شده اند. نمونه هاي آنها نمونه هاي نصب شده در سيتي گروپ سنتر شهر نيويورک فبرج نشانه يوکوهاما در شهر يوکوهاما ، ژاپن ، برج العرب در دبي ، برج جهاني ترامپ در شهر نيويورک ، تايپه 101 در تايپه تايوان هستند. يک TMD ازنوع آونگ يا پاندول براي ساختمان تاپيه 101 در تاپيه تايوان براي کاهش دادن لرزش هاي شکل 1 بکار رفته است.
گر چه کنترل لرزش فعال براي کنترل سازه ها موثر است ، روش هاي کنترل غير فعال هنو ز براي استفاده عملي به دليل هزينه هاي زياد و عدم قابليت اعتماد سيستم هاي فعال ، مهم هستند. همچنين مخصوصا سيستم هاي فعال ميرا گر هاي تنظيم شده براي تعمير اساسي سازه ها خيلي کاربردي هستند. ميرا گر هاي وزنه ای تنظيم شده را مي توان به آساني به يک طبقه يا مخصوصا به بالاي يک سازه اصلي بدون هيچ نو سازي نصب کرد.
در سال 1909 فراحم دستگاهي براي ميرايي واکنش لرزش ها اخترا ع کرد و اين دستگاه شکلا ساسي ميرا گر هاي وزنه ای است(3). اين دستگاه فقط وقتي موثر يا کار آمد بود که جذب کننده هاي فرکانس طبيعي ، خيلي به فرکانس ارتعاش نزديک بود چونکه آن هيچ ميرايي ذاتي . نداشت . اورموندرويد و دن هارتوگ ميرا گر هاي مايع لزج را به مقدار معيني از ميرا گر وصل کردند ، براي آنکه نتايج مفيدي رات حت تغيير فرکانس ارتعاش بدست آوردند (4) دن هارتوگ معادلات رياضي و عملي عوامل بهينه ميرا گر را ا يجاد کرد کهن سبت فرکانس و نسبت ميرايي ميراگروزنه ای تنظيم شده است ( 5 ) اين معادلات فقط براي سيستم هاي اصلي با يک درجه آزادي (SDOF ) هستند که در معرض ميرايي قرار نگرفته اند. بعدا ميرايي در سيستم اصلي مشمول تحقيق توسط چند محقق قرار گرفت ( 6 تا 9 ) واربورتون و آيورينده نشان دادند وقتي که عوامل بهينه براي TMD جهت سيستم هاي پيچيده بدست مي آيند، ممکن است مشکل مورد نظر بعنوان يک سيستم با درجه آزادي تکي در نظر گرفته شود اگر فرکانس هاي طبيعي آن بخوبي از هم جدا شده باشند (10) تامسيون عوامل بهينه ميرا گر را با يک روش محدوده فرکانس بدست آورد (11)واربورتون معادلات ساده اي براي عوامل بهينه TMD جهت سيستم اصلي با درجه آزادي تکي که در معرض ميرايي تحت ارتعاشات هماهنگ و فرکانس هاي با شدت برابر قرار نگرفته است را نتيجه گيري کرد (12) و پلاورده و همکارانش مطرح کردند که TMD ها وقتي بطور موفق عمل کردند که دو روش اول نسبت هاي ميرايي مربوط به حالت (حالت هاي 1و 2) برابر بودند ( 13 تا 15 ) سادک و همکارانش تحقيق ولاورده را ادامه داند (13) چونکه فرمول بندي ولاورده به ميرايي برابر در حالت اول از دو حالت مورد نظر مربوط به لرزش ختم نمي شد به ميرايي برابر در حالت اول از دو حالت مورد نظر مربوط به لرزش ختم نمي شد مخصوصا براي نسبت هاي وزنه ای که بزرگ بودند(16) کريم به جنبهه اي ديناميکي يا حرکتي ساختمان ها جدا از مباحث پي و با ميرا گر ها وزنه ای غير فعال توجه کرد و طرح هاي مختلف ميرا گر ها را مقايسه کرد (17) رانا و سونگ يک TMD با بهينه سازي عددي رات نها براي کنترل کردن حالت يک سازه تکي طراحي کردند. همچنين آنها امکان کنترل کردن حالت هاي چند گانه سازه اي با استفاده از ميرا گر هاي وزنه ای چند گانه (MTMD ) رات حقيق کردند (18) . همچنين عوامل بهينه ميرا گر هاي وزنه ای تنظيم شده چند گانه يا MTMD در چندتحقيق مورد بررسي قرار گرفتند ( 19 تا 21 ) کاروتي و تورچي يک ميرا گر تنظيم شده اينرسي را با استفاده از مراحل در صفحه آرگاند – گوس (22 ) را طراحي کردند. فرمول هاي طراحي بهينه TMD که از تغيير نتيجه گيري شده بودند بصورت رياضي و عملي ، هم براي انواع بار گذاري با دو زمين لرزه تدوين شدند ( 23 ) لين و همکارانش از يک روش توسعه يافته کاهش تصادفي براي کاهش دادن واکنش هاي ساختمان هاي داراي TMD استفاده کردند. بر خلاف تحقيقات قبلي ،آنها طيف واکنش هاي جابجايي و شتاب را براي سازه هاي داراي TMD استفاده کردند. بر خلاف تحقيقات قبلي آنها طيف واکنش هاي جابجايي و شتاب را براي سازه هاي داراي TMD يا بدون TMD رات حقيق کردند(24)آلدماير يک ميرا گر وزنه ای تنظيم شدهن يمه فعال بهينه با يک ميرا گر مغناطيس شناسانه (MR ) براي کاهش دادن واکنش هاي نقطه اوج يک سازه با درجه آزادي تکي که در معرض يک ورودي زلزله اي قرار گرفته اندو جزء سازه هاي پهن به حساب مي آيند را طراحي کردند(25)
شکل 1 برج تاپيه 101 تايوان و يک TMD اصلي ساختمان مورد نظر ( 1 ، 2 )
لي و همکارانش يک الگوريتم بهينه سازي عددي را براي ساختمان هاي داراي TMD جهت کاهش دادن رقم فهرست کار کرد ايجاد کردند ( 26 ) با روش تحقيق کردن عددي با کره BAKRE و جانگيد معادلات واضح و روشن رياضي براي عوامل بهينه TMD بدست آوردند (27 ) ريودينگر تاثير ميرا گر هاي وزنه ای تنظيم شده با اجزاء غير خطي ميرايي مايع لزج را تحقيق کرد (28 ) هوانگ و همکارانش عوامل بهينه ميرا گرهاي ميرايي مايع لزج را تحقيق کرد ( 28 ) هوانگ و همکارانش عوامل بهينه ميرا گر هاي وزنه ای را براي تعمير اساسي طولاني مدت پل هاي داراي خر پا مربوط به زلزله را تحقيق کردند(29) همچنين مارانو وهمکاران نسبت وزن tmd که عامل از قبل انتخاب شده در تحقيقات قبلي درباره بهينه سازي tmd بود را بهينه سازي کردند (30) روش هاي رياضي م ثل الگوريتم ژنتيک (GA ) ( 32 ،33) دستها ي از ذرات(24 ) الگوريتم مورچه (35) گرم کردن شبيه سازي شده )(36) خرد شدن بزرگ مربوط به انفجار بزرگ(37) و تحقيق هماهنگي (HS ) براي حل کردن مشکلات بهينه سازي معرفي شده اند. همچنين رو هاي ذهني فوق العاده يا مکاشفه اي براي بهينه سازي TMD ها استفاده شده اند. الگوريتم ژنتيک بطور گسترده اي براي تنظيم کردن TMD ها استفاده شده اند ( 39 تا 42 ) لئونگ و همکارانش بهينه سازي با الگوي دسته اي از ذرات را براي ميرا گر هاي وزنه ای تنظيم شده استفاده کردند ( 43 ،44).
تحقيق هماهنگي يک روش تحقيق حافظه اي مبتني بر تصادف يا اتفاق هر چند وقت يکبار است که از فرايند بداهه نوازي موسيقي تقليد مي نمايد. در مقايسه با ساير روش هاي ذهني فوق العاده يا مکاشفه اي تحقيق هارموني يا هماهنگي از يک تحقيق تصادفي اتفاقي بجاي تحقيق درباره اجزاء تشکيل دهنده استفاده مي نمايد پس آن پيچيده نيست. اين روش يک الگوريتم کوهنوردي نيست طوري که احتمال گير افتادن در يک حالت بهينه محدود به يک مکان کاهش مي يابد. تحقيق هماهنگ يا هارمونيک مي تواند مشکلات را با متغير هاي گسسته و پيوسته يا ادامه دار حل و فصل نمايد ( 45 ،46 ) در الگوريتم HS نتيجه گيري هاي اتفاقي براي کاهش دادن تعداد واکنش هاي متقابل مهم هستند. نتيجه گيري هاي اتفاقي نيز براي مشکلات علمي و مهندسي گوناگون مفيد است اگر نتيجه گيري رياضي تابع مورد نظر را نتوانيم بطور تحليلي بدست آوريم يا نوع تابع مرحله به مرحله يا بر حسب شرايط باشد( 47 ) الگوريتم HS قبلا بطور موفقيت آميزي براي مجموعه گسترده اي از مشکلات بهينه سازي مشکلات فروشندگان دوره گرد( 38)طراحي شبکه لوله کشي (48) بکار رفته است و حتي براي مشکل جهت يابي عادي سازي شده بکار مي رود (49)
براي مشکلات سازه اي HS بطور موفقيت آميزي براي طراحي بهينه سازه هاي داراي خرپا (50) طراحي بهينه چهار چوب ها يا قالب ها ي فولادي نوسان دار (51 ) و طراحي بهينه سيستم هايي که از شيبکه هاي داراي تير هاي سنگين تشکيل مي شوند (52 ) مورد استفاده قرار مي گيرند.
درا ين مقاله از HS يات حقيق هارمونيک براي پيدا کردن عوامل بهينه ميرا گر وزنه ای تنظيم شده يا TMD که روي قسمت بالايي سازه بکار مي رود استفاده شده است . يک برنامه براي بهينه سازي عوامل TMD با نرم افزار MATLAB RS2009 B ايجادم ي شود. عوامل TMD ضرايب وزن ، سختي و ميرايي هستند. هيچکدام از عوامل TMD از قبل انتخاب نمي شدند. معيار روند کاري بهينه سازي کار کرد حداکثر شتاب انتقال (TF ) و جابجايي اولين طبقه (X1) تحت بار گذاري هماهنگ است . دو نمونه عددي تحت بار گذاري هاي مختلف استفاده مي شوندو نتايج با روش هاي مختلف براي نشان دادن اثر بخشي رويکرد حاضر (يا رويکرد اين مقاله ) مقايسه مي شوند.
2- معادلات حرکت در اين بخش ، معادلات سنتي که مي توان آنها را در چند کتاب جنبه هاي ديناميکي يا حرکتي سازه اي پيدا کرد ، خلاصه سازي مي
دیدگاهتان را بنویسید