دراسة نظرية وتجريبية لماص الاهتزازات شبه المرن باستخدام سبائك ذاكرة الشكل
Theoretical and Experimental Study of a Pseudo-Elastic Vibration Absorber Using Shape Memory Alloys
- الباحث
- نور جليل نادر
- المشرف
- قاسم عباس عطية - عماد عبد الحسين عبد الصاحب
- الجامعة
- الجامعة التكنولوجية
- الكلية / القسم
- قسم الهندسة الميكانيكية / الهندسة الميكانيكية
- الشهادة
- ماجستير
- السنة
- 2024
- لغة الرسالة
- انكليزي
- الكلمات المفتاحية
- Vibration absorber;Shape memory alloys;Pseudo-elasticity;Suspension system
الملخص
تتميز ممتصات الأهتزاز المرنة الزائفة التي تستخدم سبائك ذاكرة الشكل (SMAS) بفعاليتها في التحكم في الاهتزاز. إنها توفر مزايا مثل مقاومة التشوه الدائم، وقدرات فائقة على تبديد الطاقة، وملاءمة تهدف هذه الرسالة إلى تقديم نظرة شاملة عن ممتصات الأهتزاز and المرنة باستخدام ‘SMAs ومناقشة مزاياها وعيوبها وتطبيقاتها. ويستكشف الآليات الأساسية ومكونات الممتص وتأثير معلمات الإدخال على نتائج الأداء. في هذا ،eel! تمت دراسة تأثيرات درجة الحرارة و موضع النوابض المصنوعة من SY sill المقاوم للصدأ والنيتينول داخل نظام التعليق الديناميكي. ويحلل مدى تأثير اختلاف قيم صلابة هذه النوابض وضبط الكتل عند مستويات مختلفة على الترددات الطبيعية. يغطي البحث أنظمة ذات درجتين من الحرية (DOF-2) و 3 درجات من الحرية (DOF-3) في التكوينات السلبية وشبه النشطة، بما في ذلك الظروف المخمدة وغير المخمدة. تم إجراء تحقيقات تجريبية باستخدام Arduinos MATLAB لتحليل الترددات الطبيعية في الأنظمة الديناميكية المتنوعة. تشير النتائج إلى أن زيادة صلابة الزنبرك تعزز كلا من الترددات الطبيعية وقدرة التخميدء في حين أن الكتلة الأعلى تقلل الترددات الطبيعية. تتضمن الدراسة فحص نظامين سلبيين غير مخمدين (DOF-2) و (DOF-3) وثلاثة أنظمة مخمدة: نظام DOF-2 سلبي ونظامين DOF-2 شبه نشطين. كشف تحليل تحويل فورييه السريع (FFT) عن قمم اهتزاز كبيرة في النظام الديناميكي. تؤكد كل من البيانات التجريبية والنظرية أن امتصاص الاهتزاز الديناميكي القائم على SMA يقلل بشكل فعال من سعة الاهتزاز عبر طيف ترددي واسع. كانت هوامش الخطأ حوالي %14 لنظام DOF-2 السلبي غير المخمد 5 %28 لنظام 1017-3 السلبي غير المخمد. وفي النظام السلبي المخمد DOF-2 اقتربت نسبة الخطأ إلى 97037 بينما في الأنظمة شبه النشطة تراوحت الأخطاء من %35 إلى 9045. تسلط هذه النتائج الضوء على الاتفاق القوي بين التنبؤات النظرية والملاحظات التجريبية في كلا النظامين 2-DOF و3-DOF.
Abstract
Pseudo-elastic vibration absorbers utilizing shape memory alloys (SMAs) are noted for their effectiveness in vibration control. They offer advantages, such as resistance to permanent deformation, superior energy dissipation capabilities, and environmental friendliness. This thesis aims to provide a comprehensive overview of pseudo-elastic vibration absorbers using SMAs, discussing their advantages, disadvantages, and applications. It explores the underlying mechanisms, components of the absorber, and the impact of input parameters on the performance outcomes. In this work, the effects of temperature and the positioning of stainless steel and Nitinol springs within a suspension dynamic system are studied. It analyzes how varying the stiffness values of these springs and adjusting masses at different levels affect the natural frequencies. The research covers 2-degree-of- freedom (2-DOF) and 3-degree-of-freedom (3-DOF) systems in passive and semi-active configurations, including damped and un-damped conditions. Experimental investigations using MATLAB and Arduino were conducted to analyze the natural frequencies in diverse dynamic systems. The findings indicated that increasing spring stiffness enhances both natural frequencies and damping capacity, whereas the higher mass decreases natural frequencies. The study includes examination of two un-damped passive systems (2-DOF and 3- DOF) and three damped systems: One 2-DOF passive and two 2-DOF semi- active systems. Fast Fourier Transform (FFT) analysis revealed significant vibration peaks in the dynamic system. Both experimental and theoretical data confirmed that the SMA-based dynamic vibration absorption effectively reduces the vibration amplitudes across a broad frequency spectrum. Error margins were approximately 14% for the un--damped passive 2-DOF system and 28% for the un-damped passive 3-DOF system. In the damped passive 2-DOF system, the error approached 37%, while in the semi-active systems, the errors ranged from 35% to 45%. These findings highlighted a robust agreement between theoretical predictions and experimental observations in both 2-DOF and 3-DOF systems.
طلب نسخة من الملف
الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.