تحلیل جاذب‌های ارتعاشی با روش آنالیز ابعادی و کاربرد آن در خطوط لوله - دانشکده فنی و مهندسی
تحلیل جاذب‌های ارتعاشی با روش آنالیز ابعادی و کاربرد آن در خطوط لوله
نوع: Type: رساله
مقطع: Segment: دکتری
عنوان: Title: تحلیل جاذب‌های ارتعاشی با روش آنالیز ابعادی و کاربرد آن در خطوط لوله
ارائه دهنده: Provider: مهرداد شمشادی
اساتید راهنما: Supervisors: دکتر مهدی کریمی
اساتید مشاور: Advisory Professors: دکتر فرزاد ویسی
اساتید ممتحن یا داور: Examining professors or referees: دکتر محسن بهرامی- دکتر احمد باقری
زمان و تاریخ ارائه: Time and date of presentation: شنبه 24 مهر ماه ساعت 17
مکان ارائه: Place of presentation: آنلاین
چکیده: Abstract: چکیده: ارتعاشات خارج از محدوده‌ی مجاز در سازه‌ها و تجهیزات به دلیل ایجاد بارهای نوسانی، منجر به خستگی، آسیب و شکست و در نهایت تعمیرات ناخواسته و یا توقف درتولید می‌شود. یکی از راه‌حل‌های اقتصادی، ایمن و کاربردی جهت کنترل ارتعاشات و بالابردن بهره¬وری ¬¬¬و ایمنی تجهیزات، اضافه¬کردن جاذب ارتعاشات است به‌شرطی که به‌درستی طراحی گردد. در این رساله با بکارگیری روشی نوین مبتنی بر آنالیز ابعادی سعی می‌شود عملکرد جاذب‌های ارتعاش در سیستمهای یک درجه آزادی میرا و نامیرا بررسی گردد. ابتدا کلیه متغیرهای موثر بر پدیده مشخص و از تئوری باکینگهام، تعداد صحیح گروههای بی‌بعد بوجود می‌آیند. برای تعیین رابطه بین متغیرهای بی‌بعد، شبیه‌سازی معادلات حاکم بوسیله نرم‌افزار سیمولینک متلب با هدف به حداقل رساندن ماکزیمم دامنه جابجایی سازه انجام می‌گردد و ضرایب مجهول با استفاده از روش رگراسیون خطی چند متغیره استخراج می‌گردد. روابط بوجود‌آمده ضمن سادگی، نشان‌دهنده تاثیر و اهمیت هر یک از گروه‌ها بر عملکرد جاذب ارتعاش می‌باشند. در نهایت ارتباطات ساده‌تر و فشرده‌تری که در طراحی جاذب در سازه‌های میرا سودمند است تعیین و نتایج بدست آمده با مراجع مختلف مقایسه و صحه‌گذاری می‌شود. نتایج مطالعات نشان‌می‌دهد که از بین پنج پارامتر بی‌بعد تاثیرگذار در ضریب بزرگنمایی دامنه سازه‌های میرا، نسبت سختی و نسبت میرایی جاذب به‌ترتیب بیشترین و کمترین تاثیر را درعملکرد جاذب ارتعاش دارند. محاسبات نمونه‌ای که نشان‌دهنده سادگی و دقت روش ارائه شده می‌باشد از طراحی جاذب ارتعاش جهت یک کمپرسور هوا با میرایی مشخص انجام شده است. جاذب ارتعاش طراحی شده با این متدولوژی منجر به کاهش ضریب بزرگنمایی دامنه کمپرسور در حالت تشدید به میزان %83 می‌شود. در ادامه، روش آنالیز ابعادی در کنترل ارتعاشات خطوط لوله به‌عنوان شریان اصلی انتقال سیال در صنایع به‌کار گرفته می‌شود. در این پژوهش تیر یکسرگیردار با جرم متمرکز در انتها بعنوان جاذب ارتعاش در خطوط لوله پیشنهاد می‌شود. پس از شناسایی متغیرهای تاثیرگذار و گروههای بی‌بعد، جهت تعیین ضرایب مجهول در رابطه بی‌بعد بدست‌آمده، از مجموعه داده‌های جمع‌آوری شده درآزمایشات‌تجربی و روش رگرسیون خطی چندگانه استفاده می‌شود. لوله با سایز‌‌‌های یک اینچ, دو اینچ و سه اینچ با تکیه‌گاه ساده در دو انتها و تحت تحریک نیروی هارمونیک قرار می‌گیرد و داده‌های مورد نظر با نصب جاذب‌های ارتعاش با مشخصات متفاوت و با هدف به حداقل رساندن دامنه جابجایی لوله، ثبت و در اکسل پردازش می‌شود. نتایج مطالعات نشان‌می‌دهد که از بین هفت پارامتر بی‌بعد تاثیرگذار که در کنترل ارتعاشات لوله شناسایی گردیده است نسبت سختی و نسبت ممان اینرسی به‌ترتیب بیشترین و کمترین تاثیر را درجذب ارتعاش دارند که بایستی مورد توجه طراحان قرار‌گیرد. صحه‌گذاری بر رابطه ریاضی پیشنهادی با استفاده از روش اجزاء‌محدود و شبیه‌سازی با نرم‌افزار سیمولینک متلب انجام می‌شود. با استفاده از فرضیات تئوری تیراویلر- برنولی، توابع شکل در اجزاء‌محدود و شرایط مرزی، ماتریس‌های جرم و سختی سیستم در حالت بدون تیر جاذب و با نصب تیرجاذب ارتعاش به‌ترتیب با مرتبه‌های دوازده و شانزده و نیز بردارهای نیرو استخراج می‌گردد. سپس معادلات حرکت سیستم در دو حالت مجزا شبیه‌سازی می‌شود. نتایج شبیه‌سازی تطابق قابل قبولی با نتایج روش پیشنهادی آنالیز‌ابعادی را نشان می‌دهد.