نشریه علمی صوت و ارتعاش
سال:1403 | دوره:13 | شماره:26 |تعداد مقالات:10

جاذب­ دینامیکی ارتعاش، سیستمی با ساختاری ساده شامل جرم، فنر و میراگر است که برای کاهش دامنه ارتعاشات و جلوگیری از پدیده تشدید به سیستم اصلی اضافه می­شود. در این پژوهش برای کاهش ارتعاشات پیچشی یک روتور، جاذب دینامیکی ارتعاش دوگانه پیشنهاد می­شود که با توجه به نحوه مدل سازی، آن را می توان به راحتی بر روی دیسک متصل به محور1[i] پیاده سازی کرد. جاذب ها به صورت دو مجموعه شامل جرم، فنر و میراگر به صورت متقارن بر روی دیسک متصل می شوند. به این منظور در ابتدا، معادلات حاکم بر سیستم با روش لاگرانژ استخراج می­­شوند و سپس ارتعاشات پیچشی سیستم محاسبه می شود. برای محاسبه پارامترهای بهینه جاذب دینامیکی ارتعاش در حالت تشدید، از الگوریتم ژنتیک استفاده می شود­­. برای بررسی عملکرد جاذب، نتایج با یکی از پژوهش­های پیشین مقایسه شده و در ادامه دامنه ارتعاشات پیچشی سیستم در نسبت فرکانس های مختلف برای حالت­های بدون جاذب، با جاذب دوگانه بهینه با میرایی صفر و جاذب دوگانه بهینه با میرایی، مورد بررسی قرار می گیرد. سپس نمودار دامنه ارتعاشات بی بعد سیستم در نسبت فرکانس­های مختلف، در فواصل مختلف قرارگیری جاذب از مرکز دیسک مورد بررسی قرار می گیرد.  نتایج نشان می دهد که تغییر در محل قرارگیری جاذب ها نسبت به مکان بهینه جاذب ها، باعث افزایش دامنه ارتعاشات سیستم می شود. در نهایت دامنه ارتعاشات بی بعد سیستم در نسبت جرم های مختلف جاذب ها مورد بررسی قرار می گیرد و نتیجه می شود که افزایش یا کاهش نسبت جرم جاذب ها نسبت به مقدار بهینه باعث افزایش دامنه ارتعاشات سیستم در حالت تشدید و فرکانس های نزدیک به آن می شود. [i] Shaft   

هدف اصلی طرح حاضر بررسی آزمایشگاهی و عددی برداشت انرژی آیروالاستیک از نوسانات ناشی از جریان عبوری از یک تیر مرکب پیزوالکتریک انعطاف پذیر نصب شده به صورت عمودی بر کف به عنوان پایه برای یک استوانه صلب با سطح مقطع های مربعی، دایره ای و ترکیبی به منزله یک پیکربندی ساده از توربین های بدون پره می باشد. در این آزمایش با استفاده از یک سیستم دمنده، جریان عبوری از روی توربین بادی بدون پره را تغییر داده و در نتیجه نوسانات آن، انرژی جنبشی حاصله توسط تکه پیزوالکتریک چسبانده شده در ریشه تیر الاستیک جذب شده است. با توجه به نتایج حاصله، حداکثر توان برداشت شده بدون بعد برای سطح مقطع1 در سرعت های حدود m/s 4/3 در حدود 8/1 و 50 برابر سطح مقطع3 و سطح مقطع5 بوده است. همچنین در این سرعت، سطح زیر نمودار توان برداشت شده بر حسب زمان برای سطح مقطع1 در حدود 6 برابر سطح مقطع3 بوده است. در این راستا، در سطح مقطع1 با افزایش سرعت از m/s 8/2 به m/s 4/3  مشاهده می شود که برداشت انرژی بدون بعد حدود 5/3 برابر رشد کرده، که این به معنای افزایش راندمان کاری سیستم در سرعت های بالاتر است.    

فناوری امواج آکوستیک سطحی[i] (SAW) ابزاری کارآمد برای کنترل دقیق میکروروبات و سلول در کاربردهای زیست پزشکی و میکروفلوئیدیک[ii] به شمار می آید. پلی دی متیل سیلوکسان[iii](PDMS)، به دلیل سازگاری زیستی و انعطاف پذیری، با تنظیم نسبت های پایه به عامل پخت، قابلیت های جدیدی به سیستم های SAW اضافه کرده و گزینه های بیشتری برای جداسازی، دستکاری، به دام انداختن سلول ها و سایر کاربردها فراهم می آورد. در این مطالعه، ترکیبات مختلف  با نسبت های 20:1، 10:1، 5:1 و 2:1 مورد بررسی قرار گرفته و اثرات آن ها بر امواج آکوستیک سطحی ایستا (SSAW) [iv] و توانایی کنترل میکروروبات ها ارزیابی شده است. نتایج تجربی و شبیه سازی ها نشان می دهد که برخی فرمولاسیون های PDMS قابلیت تغییر در امپدانس آکوستیک و میرایی را به سیستم افزوده و در نقاط خاص به طور مؤثری عمل می کنند. در پایان، تأثیر این یافته ها در زمینه هایی همچون تحویل دارو، مهندسی بافت و سیستم های میکروفلوئیدیک با نیاز به کنترل سریع و دقیق میکروروبات ها اهمیت دارند و می تواند تاثیر مناسبی در این حوزه داشته باشد. [i] Surface Acoustic wave (SAW)[ii] Microfluidic[iii] Polydimethylsiloxane (PDMS)[iv] Standing Surface Acoustic wave (SSAW)   

در این پژوهش تأثیر بکارگیری میراگرهای جرمی تنظیم شده بهینه غیرفعال و میراگر مغناطیسی نیمه فعال به صورت جداگانه و نیز با استفاده همزمان از میراگرها در کنترل ارتعاشات لرزه ای سیستم یک سازه 12 طبقه فولادی با درنظر گرفتن رفتار غیرخطی سازه مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای مدل سازی سازه فولادی و میراگر جرمی تنظیم شده از نرم افزار اپنسیس[i] و جهت مدل سازی اثر میراگر مغناطیسی از نرم افزار متلب[ii] استفاده شده است. در نرم افزار متلب، ولتاژ مناسب کنترلی برای میراگر مغناطیسی با پیاده سازی منطق فازی با تصمیم گیری بر اساس سرعت و تغییرمکان تعیین می شود؛ سپس با حل معادله دینامیکی میراگر، نیروی آن محاسبه و اثر این نیرو روی مدل سازه 12 طبقه در نرم افزار اپنسیس وارد می شود. برای اتصال بین دو نرم افزار از شبکه TCP/IP به عنوان پُل ارتباطی استفاده شده است. تحلیل های دینامیکی افزایشی با استفاده از 7 رکورد زمین لرزه با بیشینه شتاب های g1/0 تا g1 با گام افزایشی g1/0 انجام شده است. براساس نتایج، الگوریتم منطق فازی با تولید ولتاژ مناسب کنترلی و ارسال آن به میراگر مغناطیسی موجب تطبیق بیشتر سیستم کنترلی ترکیبی میراگر جرمی و مغناطیسی با رفتار سازه شده است. در واقع سیستم کنترلی ترکیبی علاوه بر کاهش حداکثر پاسخ سازه در پالس اصلی زلزله توانایی بیشتری برای کاهش پاسخ سازه تحت اثر پالس های ضعیف تر و در مجموع کاهش انرژی وارد شده به سازه در طول مدت زمان زمین لرزه دارد. سیستم کنترل ترکیبی میراگر جرمی و مغناطیسی پاسخ حداکثر تغییرمکان بام سازه را نسبت به حالت سیستم کنترلی غیرفعال با میراگر جرمی تنظیم شده 23 درصد بهبود داده است. این نتایج برای حداکثر برش پایه سازه برابر 9/27 می باشد. درصد بهبود مقادیر پراکندگی پاسخ تغییرمکان بام و برش پایه در سیستم های مذکور به ترتیب برابر 1/22 و 9/25 درصد می باشد. [i] OpenSEES[ii] MATLAB   

تجربه فضاهای شهری تنها به حس بینایی محدود نمی شود و منظر صوتی به عنوان یکی از عوامل مؤثر بر ادراک فضا، نقشی کلیدی در شکل گیری تصویر ذهنی مردم ایفا می کند. بااین حال، صوت و منظر صوتی در طراحی شهری امروز نادیده گرفته می شوند و افزایش آلودگی های صوتی ناشی از ترافیک، کیفیت شنیداری فضاها را تهدید می کند. پژوهش حاضر با هدف تحلیل شاخص های منظر صوتی جلوخان مسجد وکیل به منظور بهبود شرایط اجرای نوازندگان خیابانی صورت گرفته است. این تحقیق با رویکرد کیفی و روش توصیفی-تحلیلی انجام و داده ها از طریق مطالعات کتابخانه ای، مشاهده میدانی، پیاده روی صوتی، ضبط صدا و پرسشنامه گردآوری شده اند. تعداد 93 پرسشنامه برای بررسی ادراک، ترجیحات و خوشایندی صوتی مردم در محدوده توزیع و تحلیل شد. نتایج نشان می دهد که منظر صوتی این فضا به طور نسبی برای اجرای موسیقی خیابانی مناسب است؛ بااین حال، کاهش آلودگی های صوتی مانند صدای موتورسیکلت ها می تواند به افزایش آسایش و خوشایندی شنیداری فضا کمک کند.   

هدف از این پژوهش، طراحی و تحلیل مکانیکی یک نانوحسگر ارتعاشی دقیق با استفاده از نانولوله های کربنی برای شناسایی گازهای اطراف آن می باشد. در بیشتر پژوهش های انجام شده برای سادگی از مدل های تیر در تحلیل نانولوله های کربنی استفاده شده است در حالی که چنین مدل هایی با توجه به هندسه پوسته ای و نازک نانولوله ها، نمی تواند دقت بالایی داشته باشند و اساس دقت حسگر زیر سوال می رود. در این پژوهش برای افزایش دقت نانوحسگر، از مدل پوسته ی استوانه ای ناموضعی دانل استفاده گردید که به صورت تو خالی و دو سرگیردار از جنس نانولوله کربنی می باشد. همچنین برای افزایش دقت محاسباتی، اثرهای ناموضعی، اینرسی دورانی و تنش های سطحی در مقیاس نانو نیز لحاظ شد در صورتی که در پژوهش های پیشین از آن ها چشم پوشی شده است. در ادامه با روش جداسازی متغیرها و به صورت کاملا تحلیلی، پاسخ بسته و دقیق معادلات حاکم بر ارتعاشات نانوحسگر بر اساس معادلات پوسته های استوانه ای دانل و شرایط مرزی دوسرگیردار، به دست آمد تا دقت و نوآوری بالاتری نسبت به کارهای گذشته که به صورت کاملا عددی بوده، داشته باشد. سپس با محاسبه تغییر فرکانس ارتعاشی نانوحسگر در تماس با گازهای اطراف آن و تعیین بازه ی فرکانس ارتعاشی نانوحسگر، تشخیص گازهای مجاور انجام گرفت. در پایان و برای راستی آزمایی پاسخ های به دست آمده، نتایج برای نمونه گاز کریپتون[i] در مقایسه با سایر مراجع، نشان از دقت بالای مدل ارائه شده دارد. [i]Krypton gas   

یکی از بحران های غیرطبیعی و انسان زا که جوامع را تهدید می نماید تولید ارتعاش و صدای کوبه ای ناشی از آن است. تولید ارتعاش و صدای ناخواسته می تواند به صورت درون ساختمانی یا برون ساختمانی باشد که یکی از مهم ترین عوامل تولید صدای درون ساختمانی به علت راه رفتن ساکنین آپارتمان ها تحت عنوان صدای کوبه ای است. صدای کوبه ای تنها به صورت ضوابط غیرسازه ای مطابق با مبحث هجدهم مقررات ملی ساختمان کنترل شده و کنترل آن در تحلیل و طراحی المان های سازه ای دیده نشده است. از نظر سازه ای؛ در مبحث دهم مقررات ملی ساختمان با صرف نظر کردن از پارامترهای آکوستیکی و تنها با ارائه یک جدول، فرکانس سقف های مسکونی به حداقل پنج هرتز محدود شده است. در مقاله حاضر با استفاده از قابلیت های نرم افزار ایتبس[i] و ضوابط آیین نامه AISC[ii]، اثر راه رفتن به منظور بررسی پارامترهای آسایشی در یک ساختمان دارای سقف عرشه فولادی مطابق ضوابط مقررات ملی ساختمان ایران با سه روش مختلف بررسی شده است. این سه روش شامل: شبیه سازی راه رفتن با بار تاریخچه زمانی دینامیکی، تعریف چند مسیر فرضی مختلف راه رفتن روی سقف و بررسی تحریک آن و در نهایت تحریک گره ای با یک محتوای فرکانسی (صفر تا 20 هرتز) است. فارغ از مسائل آکوستیکی، نتایج تحلیل ها نشان می دهد که حتی با رعایت کردن ضوابط طراحی مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، آسایش ساکنین آپارتمان های دارای سقف عرشه فولادی از جنبه ارتعاشی ممکن است تامین نشود و با محدوده آسایشی AISC Design 11 منطبق نباشد؛ در نتیجه باز طراحی سازه ها به منظور تامین الزامات آسایشی مورد نیاز است. [i] Extended 3D analysis of building systems, ETABS[ii] American Institute of Steel Construction, AISC   

پوسته­های استوانه­ای در بسیاری از کاربردهای صنعتی در طول عمر خود تحت تأثیر شرایط دمایی مختلفی قرار می­گیرند که این امر باعث ایجاد تنش­های حرارتی و اثرگذاری بر روی مشخصات ارتعاشی و مقادیر فرکانس­های طبیعی سازه­ می­گردد. لذا در این تحقیق تأثیرات افزایش دما بر روی فرکانس­های طبیعی پوسته استوانه­ای از طریق آزمون آکوستیک بصورت تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. به همین منظور ابتدا فرکانس­های طبیعی یک پوسته استوانه ای شکل با استفاده از نرم­افزار کامسول استخراج می گردد. سپس با استفاده از آزمون ضربه چکش، فرکانس­های طبیعی پوسته تعیین می شوند. در ادامه پوسته استوانه­ای در داخل اتاق آکوستیک قرار گرفته و به وسیله یک بلندگو در داخل اتاق آکوستیک تحریک می شود. در این حالت تراز فشار صوتی[i] توسط میکروفون داخل پوسته اندازه­گیری شده و با آنالیز فرکانسی، مقدار فرکانس­های طبیعی سیستم در دمای محیط اندازه­گیری می­شود. اعتبار روش آزمون آکوستیک ارائه شده در این مقاله با نتایج آزمون مودال و حل عددی در دمای محیط مورد ارزیابی و تأیید قرار می­گیرد. نهایتاً پوسته در یک محفظه حرارتی تا دمای بیش از 80 درجه سانتی گراد گرم شده و مجدداً آزمون آکوستیک تکرار می شود. نتایج بیانگر کاهش فرکانس­های طبیعی سیستم بر اثر افزایش دما می­باشند. [i]  Sound pressure level, SPL

در مواجهه با رکورد یک زلزله، شناسایی لحظه­ای که در تاریخچه زمانی، هنگام ورود انرژی اصلی به سازه است، اهمیت ویژه­ای دارد. شدت و پارامترهای نشان دهنده آن به خوبی، میزان اثرگذاری زلزله را نشان می­دهند. از نظر فنی، یافتن و تعریف پارامتری که شدت زلزله را نشان دهد بسیار مهم است. هرچند بیشینه شتاب و همچنین بیشینه­های سرعت و جابه جایی، پارامترهای بسیار مهمی در مهندسی زلزله هستند ولی آگاهی از میزان شدت و زمان شدیدترین جنبش در تاریخچه زمانی زلزله، اهمیت زیادی دارد. با نگاه عمیق و هوشمندانه به تاریخچه زمانی زلزله می­توان درک و تخمین مناسبی از زمان شدیدترین جنبش داشت. در این مقاله با مطالعه موردی تاریخچه زمانی زلزله سرپل با استفاده از نرم افزار سایزموسیگنال[i]، روش ساده و تخمین مناسبی از شدت و توزیع آن در طول رکورد ارائه گردیده است، همچنین تلاش شده است روشی مبتنی بر مشتق شدت آریاز[ii] و شار انرژی، جهت تعیین دقیق بخشی از رکورد زلزله که عملاً مهم­ترین سهم انرژی در آن بازه به سازه منتقل می­شود، ارائه گردد. نتایج مطالعات نشان می­دهد ارتباط دقیق و حساب شده­ای بین تاریخچه زمانی و ویژگی­های آن با شدت وجود دارد. همچنین با بررسی روش ارائه شده جهت تعیین مدت موثر پیشنهادی و مقایسه طیف­های حاصل، می­توان نتیجه گرفت که در اغلب مواقع نیازی به درنظر گرفتن کل تاریخچه زمانی زلزله برای تحلیل­های دینامیکی نبوده و به این ترتیب صرفه جویی قابل­ملاحظه­ای در زمان و هزینه ایجاد خواهد شد.  با استفاده از روش پیشنهادی در این مقاله برای مدت زمان موثر رکورد مورد نظر، تا 15 برابر زمان تحلیل دینامیکی کاهش می­یابد. [i]  SeismoSignal[ii] Arias intensity   

فرسایش لبه حمله ایرفویل ها یکی از چالش های مهم در صنایع هوافضا و انرژی بادی است که به طور قابل توجهی بر عملکرد آیرودینامیکی و آلودگی صوتی تأثیر می گذارد. این پژوهش به بررسی تأثیر شدت فرسایش لبه حمله بر عملکرد و صوت مقاطع پره پرداخته است. برای این منظور از روش شبیه سازی گردابه های بزرگ[i] برای مدل سازی جریان آشفته و از معادلات تشابه آکوستیکی فاکس-ویلیامز و هاوکینز[ii] برای محاسبه نویز آکوستیکی استفاده شده است. ابتدا روش های محاسباتی با داده های تجربی اعتبارسنجی شدند و سپس الگوهای فرسایش واقعی بر روی مقطع پره سه بعدی اعمال گردیده است. نتایج نشان می دهد که فرسایش لبه حمله منجر به تغییرات قابل توجهی در ساختار جریان، افزایش قدرت گردابه ها و تأخیر در جدایش لایه مرزی می شود. با افزایش شدت فرسایش، افت نیروی برآ[iii] تا 5 درصد و افزایش نیروی پسا تا 10 درصد مشاهده می شود. همچنین، فرسایش لبه حمله باعث افزایش سطح فشار صوت[iv] در محدوده فرکانس های پایین می شود، به طوری که در حالت فرسودگی شدید، افزایش نویز آکوستیکی به 18/12 دسی بل در فاصله 2/19 متری رسیده است. این افزایش نویز عمدتاً ناشی از تقویت گردابه های بزرگ و کاهش میرایی صوت در فرکانس های پایین است. این مطالعه نه تنها مکانیسم های فیزیکی مرتبط با فرسایش لبه حمله را روشن می کند، بلکه راه حل هایی برای تشخیص سریع تر آسیب و کاهش اثرات نامطلوب آن بر عملکرد آیرودینامیکی و آلودگی صوتی ارائه می دهد. [i]  Large Eddy Simulation, LES[ii]  Ffowcs Williams-Hawkings, FWH[iii]  Lift[iv]  Sound pressure level, SPL