مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تحلیل آزمایشگاهی و عددی پاسخ محوری ایزولاتور الاستومری تحت اثر بارگذاری ضربه

نویسندگان
1 عضو هیئت علمی پژوهشگاه فضایی ایران
2 دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی فضایی، پژوهشگاه هوافضا، وزارت علوم، تحقیقات و فناوری
چکیده
روش آزمایشگاهی برای تحلیل پاسخ گذرای ایزولاتور الاستومری تحت اثر بارگذاری ضربه استفاده می‌شود و مدل عددی برای تحلیل پاسخ ایزولاتور برای تعیین میزان نسبت انتقال و نمودار طیف پاسخ شوک در محدوده فرکانس تحریک ارائه می‌گردد. ایزولاتور الاستومری در مطالعه آزمایشگاهی به تیر رزونانسی متصل می‌شود که در اثر ضربه مکانیکی تحریک می‌گردد و شدت امواج ورودی و خروجی ایزولاتور با استفاده از حسگر شتاب در سه راستای عمود بر هم اندازه‌گیری می‌شود. مدل اجزای محدودی برای تحلیل پاسخ ضربه ایزولاتور ارائه می‌گردد که این مدل با استفاده از روش جمع آثار شکل مدهایی تحلیل می‌شود که فرکانس طبیعی آنها در محدوده فرکانس تحریک ایزولاتور است. با توجه به اهمیت پاسخ محوری ایزولاتور، مدل اجزای محدود برای تحلیل پاسخ محوری ایزولاتور تحت اثر بارگذاری ضربه استفاده می‌گردد. تعداد المان لازم برای تحلیل اجزای محدود، گام زمانی برای انتگرال‌گیری معادله حرکت و تعداد شکل مدها برای اطمینان از دقت شبیه‌سازی انتشار امواج بررسی‌شده و مقادیر بهینه آنها بر اساس همگرایی نتایج تحلیل انتخاب می‌شود. میزان افت شدت امواج تحریک در اثر عبور از ایزولاتور با توجه به ضریب میرایی آن در شکل مدهای مختلف در حوزه زمان و فرکانس تعیین می‌گردد. نتایج تحلیل مدل ایزولاتور در دو سطح مختلف بارگذاری ضربه نشان می‌دهد میزان افت و نمودار طیف پاسخ شوک محاسبه‌شده با نتایج آزمایشگاهی تطابق مناسبی دارد و از این مدل می‌توان عملکرد ایزولاتور را با توجه به شرایط تحریک ضربه پایه آن تحلیل و میزان افت دامنه شتاب و جابه‌جایی را در خروجی ایزولاتور تعیین نمود.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Numerical and Experimental Analyses of Longitudinal Response of Elastomeric Isolator under Impact Loading

نویسندگان English

Mohammad Tahaye Abadi 1
Milad Majidian 2
چکیده English

An experimental procedure is used to determine the transient response of an elastomeric isolator under the impact loading conditions and a numerical procedure is developed to evaluate the corresponding acceleration transmission ratio and shock response spectrum. In the experimental analysis the elastomeric isolator is connected to a resonance beam subjected to the shock loading of a pendulum striker and the shock level is measured using acceleration sensors mounted along three orthogonal directions in the basement and free end of isolator. The shock response spectrum diagram and the level of wave attenuation are determined based on the measured acceleration levels for a wide frequency range. Finite element model based on mode superposition approach is developed to analyze the impact response of elastomeric isolator using the mode shapes with frequency in range of impact excitation spectrum. Due to the importance of longitudinal response of isolators, the numerical model is employed to evaluate the longitudinal output acceleration time history of isolator. The number of elements, time step for motion equation integration and the number of mode shapes are studied and the optimized corresponding values are selected based on the convergence of the numerical results. The calculated results for wave attenuation level and shock response spectrum diagrams correlate well with the experimental measurements under two different impact loading conditions and the present model can be used to evaluate the performance of isolators depending on the level of impact loads and transmission acceleration and displacement ratios in the output of elastomeric isolators.

کلیدواژه‌ها English

Elastomeric isolator
Impact
Shock response spectrum
Experimental analysis
Finite element analysis