معامل التخميد مقابل أس التخميد: المبادئ والاختلافات والتطبيقات الهندسية

يتم تعريف الصيغة الميكانيكية القياسية للمخمدات اللزجة المستخدمة في الهندسة المدنية على النحو التالي:

F=C⋅v

أين:
- F: قوة التخميد الناتجة من المثبط (كيلو نيوتن)
- C: معامل التخميد، وهو ما يمثل القدرة الأساسية لإخراج القوة
- v: سرعة الحركة النسبية للمكبس المثبط (م/ث)
- : أس سرعة التخميد، وتحديد الاختلاف غير الخطي لقوة التخميد

وتميز هذه الصيغة بوضوح بين الوظائف الخاصة بمعامل التخميد وأسه. يتحكم المعامل في حجم القوة الإجمالي، بينما يهيمن الأس على حساسية سرعة المخمد.

2.1 التعريف والوحدة

معامل التخميد هو معلمة فيزيائية تميز قوة التخميد الأساسية وقدرة تبديد الطاقة الإجمالية للمخمد اللزج. ويشير إلى خرج القوة الأساسية للمخمد عند سرعة حركة الوحدة، مما يعكس مستوى الحمل الإجمالي وحمولة المخمد.

بالنسبة للمخمدات اللزجة غير الخطية، تكون الوحدة القياسية لمعامل التخميد هيكيلو نيوتن·(ث/م)^. بالنسبة للمخمدات الخطية ذات =1، يتم تبسيط الوحدة إلىكيلونيوتن · ث/م.

2.2 العوامل المحددة

يتم تحديد قيمة معامل التخميد من خلال التصميم الهيكلي والوسط الداخلي للمخمد، بما في ذلك بشكل أساسي لزوجة زيت السيليكون ومساحة المقطع العرضي للمكبس- والمساحة الإجمالية لفتحات التخميد والأبعاد الهيكلية للأسطوانة. ستؤدي لزوجة الزيت الأعلى ومناطق تدفق التخميد الأكبر إلى زيادة معامل التخميد بشكل كبير، وبالتالي تحسين قدرة إنتاج قوة المخمد.

2.3 الأهمية المادية الهندسية

يحدد معامل التخميد بشكل مباشر درجة حمولة المخمد. يتم التمييز بشكل أساسي بين المخمدات ذات المواصفات المختلفة (100 كيلو نيوتن، 300 كيلو نيوتن، 1000 كيلو نيوتن) من خلال معاملات التخميد الخاصة بها. تعني قيمة C الأكبر قوة تخميد أكبر واستهلاكًا أكبر للطاقة لكل دورة اهتزاز تحت نفس ظروف السرعة، مما يوفر تأثيرات أفضل للحد من الزلازل والاهتزازات. في المقابل، يعتبر معامل التخميد الأصغر مناسبًا للتحكم في الاهتزازات الصغيرة-ذات السعة المنخفضة مثل الاهتزاز الناجم عن الرياح-للمباني عالية الارتفاع-.

3.1 التعريف الأساسي

أس سرعة التخميد هو مؤشر القدرة لسرعة الحركة في الصيغة التأسيسية للمثبط. وهي عبارة عن معلمة بلا أبعاد تتحكم في العلاقة غير الخطية بين قوة التخميد وسرعة الحركة وتحدد شكل منحنى سرعة قوة المخمد -.

3.2 نطاقات القيمة المشتركة والتصنيف

في الهندسة الإنشائية، يكون لأس التخميد نطاق معقول وثابت لسيناريوهات التطبيق المختلفة:

التخميد الخطي (=1): قوة التخميد تتناسب بشكل صارم مع سرعة الحركة. إنه يتميز بإخراج قوة ثابت واستجابة تردد موحدة، والذي يستخدم على نطاق واسع في عزل اهتزاز المعدات الدقيقة والتحكم في الاهتزاز ذو السعة المنخفضة-.

التخميد الزلزالي غير الخطي (=0.2 ~ 0.6): النطاق الأكثر استخدامًا لبناء الحماية الزلزالية (0.3 ~ 0.5 هو الأمثل). المخمدات ذات القيم المنخفضة لها قوة منخفضة عند السرعات المنخفضة (الزلازل البسيطة واهتزازات الرياح) وتولد قوة تخميد متزايدة بسرعة تحت السرعات العالية (الزلازل القوية)، مما يحقق تعزيزًا تلقائيًا لتبديد الطاقة من أجل الحماية الهيكلية.

مؤشر التخميد العالي-( > 1): نموذجي لهياكل خنق الفتحة ذات قيمة قصوى قريبة من 2. ترتفع قوة التخميد بشكل حاد مع زيادة السرعة، مما يؤدي بسهولة إلى تركيز الإجهاد الهيكلي المحلي ونادرا ما يستخدم في هندسة البناء.

3.3 الخصائص الميكانيكية للقيم المختلفة

يشير الأس التخميد الأصغر إلى حساسية غير خطية ذات سرعة أكبر. في ظل أحمال الاهتزاز البسيطة، يقوم المخمد بإخراج قوة لطيفة لتجنب الصلابة الهيكلية المفرطة وضمان راحة المبنى. في ظل أحمال تأثير الزلزال القوية، تزيد قوة التخميد بشكل كبير لاستهلاك طاقة زلزالية هائلة وتقليل الأضرار الهيكلية. يمثل أس التخميد القريب من 1 تبديدًا خطيًا ومستقرًا للطاقة، وهو مثالي للقمع المستمر للرياح-الاهتزاز الناجم عن المباني-عالية الارتفاع-والهياكل المتصلة.

يخلط العديد من ممارسي الهندسة بين المعلمتين، لكن وظائفهما الميكانيكية وطرق الضبط ومنطق التصميم مختلفة تمامًا. يتم تلخيص الاختلافات الرئيسية على النحو التالي:

الوظيفة الأساسية: يتحكم معامل التخميد (C) في خرج القوة الإجمالي وقدرة تبديد الطاقة الإجمالية للمخمد؛ يتحكم أس التخميد ( ) في قاعدة التباين غير الخطية لقوة التخميد بالسرعة.

تعديل المعلمة: يتم ضبط معامل التخميد عن طريق تغيير حجم المكبس، ولزوجة الزيت، ومنطقة فتحة التخميد؛ تم تحسين قوة التخميد عن طريق تعديل أشكال الفتحات وهياكل قنوات التدفق الداخلية.

أساس التصميم: يتم اختيار معامل التخميد وفقا لقوة التخميد القصوى المطلوبة للمقاومة الزلزالية الهيكلية؛ تتم مطابقة أس التخميد وفقًا لأنواع الاهتزاز (اهتزاز الزلزال أو اهتزاز الرياح) وخصائص السرعة.

الفهم البصري: يمثل C "قوة" المخمد، بينما يمثل "خاصية الاستجابة" للمخمد تحت سرعات حركة مختلفة.

5.1-المباني الشاهقة والهياكل-الزلزالية-عالية الشدة

حدد أس التخميد من 0.3 إلى 0.5 مع معامل التخميد المطابق. يضمن هذا التكوين إنتاج قوة منخفضة وراحة جيدة في ظل اهتزازات الرياح والزلازل البسيطة، ويوفر تبديدًا قويًا للطاقة وحماية هيكلية في ظل الزلازل القوية، مما يوازن بين إمكانية الخدمة والسلامة الهيكلية.

5.2 الارتفاع الفائق-الارتفاع- والتحكم في اهتزازات الرياح للهيكل المتصل

اعتماد أس التخميد المتوسط ​​من 0.6 ~ 0.9 (قريب من الخطي). تتيح علاقة سرعة القوة الخطية- تقريبًا تبديد الطاقة المستمر والمستقر للسعة المنخفضة-والاهتزازات الناتجة عن الرياح المتكررة-، مما يؤدي بشكل فعال إلى قمع تأرجح المبنى وتحسين أداء مقاومة الرياح الهيكلية.

5.3 التحكم في حمل الزلازل والتأثيرات على الجسور

اختر قيمة تخميد منخفضة تتراوح بين 0.15 إلى 0.3. في ظل التشوه الكبير والسرعة العالية أثناء الزلازل، يعمل المخمد على تضخيم قوة التخميد بسرعة لتحقيق حماية فعالة للحد من تأثير استهلاك الطاقة لهياكل الجسور.

5.4 أنظمة عزل الاهتزازات الدقيقة

استخدم المخمدات الخطية مع =1. تعمل قوة التخميد الخطية الثابتة على التخلص من تداخل الاهتزاز غير الخطي وتلبية -متطلبات عزل الاهتزاز عالية الدقة للأدوات والمعدات الدقيقة.

6.1 أس التخميد () مقابل نسبة التخميد (ζ)

نسبة التخميد ζ هي معلمة شاملة بدون أبعاد للهيكل بأكمله، تصف قدرة توهين الاهتزاز الطبيعي لهيكل المبنى. في المقابل، يعتبر أساس التخميد معلمة متأصلة في مكون مخمد واحد، حيث يحدد فقط الخصائص الميكانيكية للمخمد نفسه، دون تمثيل الأداء الهيكلي العام.

6.2 معامل التخميد (C) مقابل معامل التخميد المكافئ (Ceq)

معامل التخميد الأصلي C عبارة عن معلمة متأصلة للمخمد تمت معايرتها في المصنع. معامل التخميد المكافئ Ceq هو قيمة تحويل خطية لتحليل العناصر المحدودة الهيكلية، وهو معلمة حسابية تقريبية بدلاً من المعلمة الفيزيائية الفعلية للمخمد.