Магнитореологические гидродемпферы представляют собой амортизирующие устройства, содержащие жидкость, которая становится намного более вязкой при приложении магнитного поля.
«Обычно он ощущается как густая жидкость, но когда вы прикладываете магнитное поле, оно превращается в консистенцию арахисового масла, что заставляет его генерировать большие силы при проталкивании через маленькое отверстие», – сказала Ширли Дайк, профессор машиностроения и гражданского строительства. инженерия в Университете Пердью.
Такое резкое увеличение вязкости позволяет устройствам оказывать мощные силы и изменять жесткость здания в ответ на движение во время землетрясения.
Демпферы с магнитореологической жидкостью, или демпферы MR, получили ограниченное коммерческое использование и пока не используются в обычных конструкциях.
Исследование, проведенное Дайком и докторантами Габи Оу и Али Оздагли, теперь показало, что гибридное моделирование в реальном времени надежно при изучении амортизаторов.
Исследование проводится совместно с Джорджем Э. Браун младший. Сеть инженерного моделирования землетрясений (NEES), общая сеть лабораторий, базирующаяся в Пердью.
Дайк и ее ученики работают с исследователями из Харбинского технологического института в Китае, где находится одно из немногих крупных заводов по производству встряхивающих столов в мире.
Результаты будут обсуждены на саммите NEES Quake 2013 в августе. 7-8 в Рино. Исследовательский документ также был представлен в мае во время встречи в Италии, связанной с консорциумом под названием SERIES (Инфраструктура сейсмических исследований для европейской синергии).
Авторы статьи: Оу, Дайк, Оздагли и исследователи Бин Ву и Бо Ли из Харбинского института.
«Результаты показывают, что концепцию гибридного моделирования в реальном времени можно рассматривать как надежный и эффективный метод тестирования», – сказал Оу.
Симуляции называются гибридными, потому что они объединяют вычислительные модели с данными физических испытаний.
«У вас есть физические модели и вычислительные модели, объединяемые для одного теста», – сказал Дайк.
Исследователи могут проводить структурные испытания на медленной скорости, но испытания в реальном времени – или на реальной скорости землетрясения – проливают новый свет на то, как амортизаторы MR работают в конструкциях. Возможность работы в реальном времени стала возможной только недавно благодаря технологическим достижениям в области вычислений.
«Иногда необходимо тестирование в реальном времени, и именно на этом мы сосредотачиваем наши усилия», – сказал Дайк, который организовал семинар по этому вопросу, который состоится во время встречи NEES в Рино. "Этот гибридный подход набирает обороты в последнее время. Людей это очень воодушевляет."
Оздагли также представит соответствующие выводы на следующей неделе во время конференции 2013 года Института инженерной механики ASCE в Эванстоне, штат Иллинойс.
Моделирование может выполняться в сочетании с исследованиями с использованием полномасштабных строительных испытаний.
Однако в мире очень мало крупномасштабных установок, а тестирование требует много времени и дорого.
«Гибридное моделирование в реальном времени позволяет вам провести множество тестов для подготовки к одному тесту с использованием полномасштабного оборудования», – сказал Дайк. "Приятно то, что вы можете изменить числовую модель любым удобным для вас способом. Вы можете сделать это сегодня четырехэтажным строением, а на следующий день это будет 10-этажное строение. Вы можете протестировать неограниченное количество кейсов с помощью одной физической настройки."
Исследователи представят два тезиса во время встречи в Рино. Один фокусируется на том, как был улучшен метод моделирования, а другой описывает общую проверку гибридных симуляций в реальном времени.
Чтобы доказать надежность подхода, исследователи сравнивают чистые вычислительные модели, чисто физические тесты встряхивания, а затем гибридное моделирование в реальном времени.
Результаты исследования этого трехстороннего сравнения демонстрируют, что гибридное моделирование является точным.
Ou разработал математический подход для устранения "шума", затрудняющего использование данных тестирования.
Она объединила математические инструменты для новой «интегрированной стратегии управления» для гибридного моделирования.
«Она обнаружила, что, объединив несколько методов в правильном сочетании, вы можете получить лучшую производительность, чем в предыдущих тестах», – сказал Дайк.
Исследователи подтвердили моделирование.
«Это жизнеспособный метод, который могут использовать другие исследователи для самых разных целей и в самых разных лабораториях», – сказал Дайк.
Большая часть исследований основана на Роберте Л. и Терри Л. Лаборатория Боуэна для крупномасштабных исследований в области гражданского строительства, финансируемая NSF через NEES. Часть средств поддерживается Фондом Сохмен, фондом, учрежденным выпускницей Purdue Анной Пао Сохмен для содействия обмену преподавателями и студентами с Харбинским технологическим институтом и Университетом Нинбо.
Фонд управляется международными программами Purdue.