طراحی و تحلیل عددی یک جداساز ارتعاش با سختی شبه صفر

ارتعاشات مکانیکی ناخواسته یکی از چالش های اساسی در سامانه های حساس و دقیق محسوب می شوند و می توانند موجب کاهش کارایی فرسایش اجزا و بروز خطاهای عملکردی شوند. هدف این پژوهش طراحی و بررسی یک ساختار فراماده مکانیکی با رفتار سختی شبه صفر به منظور بهبود جداسازی ارتعاشات در فرکانس های پایین است. در این راستا یک سلول واحد فراماده با ترکیب المان های دارای سختی مثبت و تیرهای پیش کمانش به عنوان المان سختی منفی طراحی شد و رفتار آن به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفت. تحلیل های استاتیکی و دینامیکی با استفاده از نرم افزارهای کامسول و متلب انجام شده اند. در تحلیل استاتیکی رفتار سازه از طریق استخراج منحنی نیرو-جابجایی و شناسایی ناحیه سختی شبه صفر ارزیابی گردید. همچنین برای بررسی عملکرد دینامیکی پاسخ سیستم تحت تحریک هارمونیکی پایه در بازه ای از فرکانس ها محاسبه شد و نرخ انتقال پذیری ارتعاش به عنوان شاخص اصلی ارزیابی مورد استفاده قرار گرفت. نتایج عددی نشان می دهند که با تنظیم مناسب پارامترهای هندسی می توان محدوده پایداری و ناحیه سختی شبه صفر ساختار را کنترل کرد. همچنین تحلیل فرکانسی بیانگر کاهش محسوس نرخ انتقال ارتعاش در یک بازه مشخص از فرکانس های پایین نسبت به مدل خطی معادل است. این نتایج نشان می دهد که استفاده از ساختارهای فراماده مکانیکی با رفتار سختی شبه صفر می تواند راهکاری موثر و کم حجم برای جداسازی ارتعاشات فرکانس پایین فراهم آورد.

کلیدواژه ها:

سختی منفی ، سختی شبه صفر ، جداساز ارتعاش