بررسی جامع اثر خواص مواد و هندسه بر پاسخ ارتعاشی فرابتن

فرابتن با عملکرد دینامیکی ارتقاء یافته بر پایه خواص ویژه فرامواد، در جهت کاهش ارتعاشات به کمک بتن مهندسی شده توسعه یافته است. در پژوهش حاضر، میزان تاثیرگذاری پارامترهای طراحی سلول واحد فرابتن با در نظر گرفتن اندرکنش میان این پارامترها بر روی نوار ممنوعه با استفاده از روش تحلیل حساسیت جامع موریس ارزیابی شد. برای این منظور، براساس مفهوم جرم موثر منفی، از مدل سازی عددی به منظور دستیابی به نمودار پراکندگی استفاده شد. پارامترهای مورد بررسی در این پژوهش شامل چینش هندسی، نسبت حجمی مواد، خواص الاستیک و چگالی ماده ماتریس، پوشش و هسته سلول واحد فرابتن بودند. در این راستا تحلیل حساسیت مش با معیار همگرایی فرکانس های نوار ممنوعه انجام گرفته است. علاوه بر این با استفاده از مفهوم ناحیه کاهش ناپذیر اول بریلوئن، اثر اشکال زاویه دار و هموار کاربردی در هسته و پوشش با نسبت حجمی یکسان مواد، بر فرکانس های بالا و پایین نوار ممنوعه بررسی شد. تحلیل جامع انجام شده برای ارزیابی حساسیت پارامترهای مواد و هندسه سلول واحد فرابتن، نشان می دهد که پارامترهای هندسی شعاع پوشش و طول سلول واحد جزء تاثیرگذارترین پارامترهای فرابتن بودند. همچنین از میان خواص الاستیک و چگالی سلول واحد، مدول الاستیسیته پوشش به عنوان پارامتر مهم شناسایی شد. یافته های حاصله، مبنایی را جهت طراحی بهینه فرابتن به منظور کنترل ارتعاشات در سازه ها فراهم می آورد.

کلیدواژه ها:

فرابتن ، نوار ممنوعه ، فرامواد ، کنترل ارتعاش ، سلول واحد