مطالعه استهلاك انرژي در لوله‌هاي جدار نازك آكاردئوني تحت نيروي محوري رفت و برگشتي

Study of Energy Dissipation in Accordion Thin-Walled Tubes under Axial Cyclic Loads

استفاده از سيستم هاي جاذب انرژي از جمله ميراگرهاي فلزي براي كنترل ارتعاشات سازه‌ها در برابر زلزله در چند دهه گذشته توسعه فراواني يافته است. مطالعات بسياري نيز برروي جذب انرژي لوله‌هاي جدار نازك در برابر ضربه صورت گرفته است. لوله‌هاي جدار نازك ظرفيت تغيير شكل پذيري محوري زيادي دارند و در صورت بروز مد مناسبي براي كمانش غير الاستيك، براي جذب انرژي زلزله مناسب اند. در اين مقاله استهلاك انرژي در لوله‌هاي فلزي جدار نازك آكاردئوني و رفتار آنها در برابر نيروي محوري رفت و برگشتي به منظور استفاده به عنوان ميراگر فلزي جاري شونده مطالعه مي‌شود . بدين منظور از مطالعات آزمايشگاهي و تحليلي استفاده شده است. مطالعات آزمايشگاهي برروي نمونه‌هاي مشابه موجود در بازار و با استفاده از دستگاه كشش و فشار ديناميكي انجام گرفته است. مطالعات تحليلي نيز براساس مدل هاي اجزاي محدود و تحليل هاي ديناميكي غيرخطي صورت گرفته است. در اين مطالعات تأثير پارامترهاي هندسي و مكانيكي اين لوله‌ها از قبيل هندسه شكل، ضخامت ورق، قطر و طول لوله و همچنين نوع مصالح بر ميزان استهلاك انرژي و سختي محوري بررسي شده است. نتايج اين مطالعات نشان مي‌دهند لوله‌هاي جدار نازك آكاردئوني از نظر جذب انرژي رفتار مطلوبي دارند و با انتخاب پارامترهاي هندسي و مكانيكي مناسب مي‌‌توان به طرح بهينه ميراگر فلزي آكاردئوني براي نياز سازه دست يافت.

Energy absorber systems like metallic dampers for controlling the structural vibrations due to earthquake have witnessed considerable development in the past few decades. Also there are some studies on the energy absorption of thin-walled tubes due to impact load. Thin-walled tubes have a large deformation capacity and are suitable energy absorbers in the structure during an earthquake provided that a suitable inelastic buckling mode obtains. This paper deals with the study of energy dissipation in accordion thin-walled tubes and their behavior due to axial cyclic loads. For this purpose, experimental and analytical studies have been performed. Experimental studies were conducted on specimens available in the market by dynamic tension and compression actuator. Analytical studies are based on finite element methods and nonlinear inelastic dynamic analysis. These studies are focused on the effects of mechanical and geometrical parameters of these tubes like shape, thickness, diameter, length and material type of tube on the amount of energy dissipation and axial stiffness. The results show that accordion thin-walled tubes exhibit satisfactory energy absorption behavior and that proper selection of the parameters yields the optimum design of this metallic damper.