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Un amortiguador híbrido con amortiguación por impacto de partículas ajustable y fricción de Coulomb

Autores: Akbar, Muhammad Ayaz; Wong, Wai-On; Rustighi, Emiliano

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Un amortiguador híbrido con amortiguación por impacto de partículas ajustable y fricción de Coulomb


Categoría

Tecnología de Equipos y Accesorios

Subcategoría

Diseño de equipos y herramientas

Palabras clave

Amortiguador de impacto de partículas
Amortiguador de fricción de Coulomb
Amortiguador híbrido
Fuerza de amortiguamiento
Disipasión de energía de vibración
Frecuencias de excitación

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 21

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Un amortiguador de impacto de partículas (PID) disipa la energía de vibración de una estructura a través de impactos dentro del amortiguador. El PID no se utiliza comúnmente en la práctica principalmente debido a su baja relación de amortiguación a masa y la dificultad para lograr su diseño óptimo debido a sus características no lineales. En contraste, un amortiguador de fricción de Coulomb (FD) puede ofrecer una mayor relación de fuerza de amortiguación a masa que otros amortiguadores, pero también es difícil de controlar con precisión debido a sus características no lineales y su excesiva sensibilidad a la frecuencia respecto a la frecuencia resonante. Este artículo examina un amortiguador híbrido combinando un amortiguador de impacto de partículas y un amortiguador de fricción de Coulomb (PID + FD) teórica y experimentalmente. Se desarrolla un modelo teórico del amortiguador propuesto y se prueba numéricamente en una estructura de un grado de libertad (SDOF). Los resultados predichos se validan mediante pruebas experimentales en un prototipo del amortiguador propuesto. La fuerza de amortiguación proporcionada por el FD en el prototipo puede variar ajustando la fuerza normal aplicada a través de un resorte de compresión, mientras que la disipaicón de energía de vibración por el PID puede variar cambiando el tamaño de la cavidad del PID. Se ha realizado un análisis paramétrico del amortiguador híbrido propuesto. El amortiguador híbrido propuesto puede reducir la amplitud máxima de vibración de la estructura primaria SDOF en un 66% y un 43% en comparación con el uso solo del FD y el PID. Se ha encontrado que el amortiguador propuesto es efectivo en un amplio rango de frecuencias de excitación. Además, el amortiguador híbrido propuesto logra un rendimiento de supresión de vibraciones similar al del amortiguador de masa sintonizada (TMD) de una relación de masa similar. El amortiguador propuesto no requiere una frecuencia natural y amortiguación óptimamente sintonizadas, a diferencia del TMD, y por lo tanto no tiene el problema de desajuste asociado con el TMD. Además, se prueba el rendimiento del amortiguador propuesto y se compara con el TMD para datos de excitación sísmica aleatoria. En consecuencia, el amortiguador híbrido propuesto puede ser una alternativa más simple y mejor al TMD en aplicaciones de control pasivo de vibraciones.

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