نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیات علمی دانشکده مهندسی عمران دانشگاه علم و صنعت

2 مهندسی عمران، موسسه آموزش عالی اقبال لاهوری، مشهد، ایران

3 دانشگاه سیستان و بلوچستان, دانشکده مهندسی شهید نیکبخت

4 مهندسی عمران، دانشکده فنی مهندسی، موسسه آموزش عالی آل طه، تهران، ایران

چکیده

در این تحقیق سعی بر این است که بتوان با استفاده از یک جاذب‌ دینامیکی جدید و کارا، لرزش‌های سکوی دریایی مرتعش شده توسط امواج را کنترل نمود. در دو دهه اخیر، تولید مواد هوشمند و کاربرد آنها در طراحی ابزارهای کنترلی پیشرفت قابل ملاحظه‌ای داشته است. آلیاژهای حافظه‌دار یکی از این مواد هوشمند بوده و قابلیت زیادی در مستهلک نمودن ارتعاشات دارند. بنابراین، در تحقیق پیش‌رو، از میراگر جرمی آلیاژ حافظه‌دار در کنترل ارتعاشات سکوی دریایی ثابت استفاده شده است. در این تحقیق، سکو و جاذب دینامیکی، به صورت سیستم چندین درجه آزادی جرم متمرکز مدل‌سازی شده و تاریخچه زمانی پاسخ‌های ارتعاش نیز با روش انتگرال‌گیری مستقیم برآورد گردیده‌اند. برای محاسبه نیروی میرایی سازه‌ای سیستم، روش میرایی رایلی توسعه‌یافته، و برای مدل‌سازی رفتار چرخه‌ای فنر آلیاژ حافظه-دار، مدل چندخطی ایده‌آل آن‌ها به کار گرفته شده است. به عنوان مطالعه موردی، یک سکوی فولادی با ارتفاع 90 متر به میراگر جرمی آلیاژ حافظه‌دار مجهز شده و پاسخ‌های ارتعاش آن، تحت برخورد چهار موج نامنظم، برآورد گردیده‌اند. کاهش میانگین انحراف ‌معیارهای جابحایی‌های عرشه، به مقدار 16 درصد و کاهش چگالی انرژی جابحایی‌های عرشه در شرایط تشدیدِ برخورد امواج با دوره بازگشت 2 سال، به مقدار 75 درصد، از نتایج تجهیز سکو به میراگر جرمی آلیاژ حافظه‌دار بهینه‌شده بوده‌اند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Application of Shape Memory Alloy Tuned Mass Damper in Vibration Control of Jacket type Offshore Structures

نویسندگان [English]

  • Naser Shabakhty 1
  • Mohammad Hadi Enferadi 2
  • Mohammad Reza Ghasemi 3
  • Hesam Varaee 4

1 School of Civil Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran

2 Civil Engineering, Eqbal Lahoori Institute of Higher Education, Mashhad, Iran

3 Faculty of Civil Engineering, University of Sistan & Baluchestan, Zahedan,Iran

4 Civil Engineering, Ale- Taha Institute of Higher Education, Tehran, Iran

چکیده [English]

The effort has been made in this research to reduce the vibrations of the jacket platforms vibrated by irregular waves through dynamic vibration absorbers (DVAs). The production of intelligent materials and their application in the design of control devices have made significant progress in the past two decades. The shape memory alloy (SMA) is an intelligent material highly capable of damping vibrations. Hence, use has been made in this study, of the shape memory alloy tuned mass damper (SMA-TMD) to control the vibrations of the offshore jacket platforms. Here, the equations governing the platform/damper vibrations have been developed by simulating them as a multi-degree of freedom lumped mass system and analyzed by the direct integration method. To evaluate the structural damping force and the SMA hysteretic behavior, the extended Rayleigh damping model and idealized multi-linear constitutive model have been used, respectively. As a case study, a 90 m-high jacket platform (in 80 m-deep water) has been equipped with SMA-TMD and its dynamic responses have been estimated. An average decrease of 16 percent in the root mean square of the deck displacements and 75 percent reduction in the power spectral density function (in the resonance state) are the results of jacket platform equipped with optimized SMA-TMD.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Vibration Control
  • Offshore Jacket Platform
  • SMA-TMD
  • Idealized Constitutive Model