Известия высших учебных заведений

Прикладная нелинейная динамика

ISSN 0869-6632 (Print)
ISSN 2542-1905 (Online)

Для цитирования:

Мирсаидов М. М., Ишматов А. Н., Юлдошев Б. Ш., Салимов Ш. М., Хазраткулов И. О. Нелинейные колебания высотного сооружения с динамическим гасителем колебаний // Известия вузов. ПНД. 2025. Т. 33, вып. 6. С. 804-822. DOI: 10.18500/0869-6632-003186, EDN: BLEOZB

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Полный текст в формате PDF(Ru):
Иконка PDF and_2025-6_mirsaidov_et-al_804-822.pdf
(загрузок: 0)
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
Прикладные задачи нелинейной теории колебаний и волн
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
530.182
DOI: 
10.18500/0869-6632-003186
EDN: 
BLEOZB

Нелинейные колебания высотного сооружения с динамическим гасителем колебаний

Авторы: 
Мирсаидов Мирзиёд Мирсаидович, Ташкентский инженерно-технологический институт
Ишматов Алишер Наркабилович, Ташкентский инженерно-технологический институт
Юлдошев Бахтиёр Шодмонович, Ташкентский инженерно-технологический институт
Салимов Шоолим Музаффорович, Ташкентский инженерно-технологический институт
Хазраткулов Исломжон Обид угли, Ташкентский инженерно-технологический институт
Аннотация: 

Цель. Исследование динамического поведения высотных сооружений с динамическим гасителем колебаний при различных кинематических воздействиях с учетом нелинейно упругих, вязкоупругих, упругопластических свойств материала сооружения и вязкоупругих свойств гасителя колебаний. Динамические гасители колебаний позволяют использовать их как на стадии проектирования, разработки и создания конструкций, так и в случае выявления недостатков качества конструкций в процессе их эксплуатации и настройка позволяет просто получить желаемый эффект уменьшения уровня колебаний.

Методы. Предложена математическая модель, методика и алгоритм для оценки динамического поведения высотных сооружений с динамическим гасителем колебаний с учетом нелинейных свойств материала при реальном характере работы сооружения. Для учета внутренней диссипации в материале сооружения используется нелинейная наследственная модель вязкоупругости Больцмана-Вольтерра и упругопластические свойства на основе билинейной диаграммы, характеризуемая петлей гистерезиса, описывающей зависимость реакции сооружения от деформации, представленной в виде параллелограмма.

Результаты. Исследованы вынужденные колебания высотных сооружений вблизи резонансного режима с учетом линейно, нелинейно упругих, вязкоупругих и упругопластических свойств материала сооружения с динамическим гасителем колебаний при различных кинематических воздействиях в основании. Достоверность методики проверялась тестовым примером с рассмотрением реакции упругопластической рамы как системы с одной степенью свободы при заданной нагрузке. Выявлен эффект гашения колебаний высотного сооружении при учете нелинейно вязкоупругих и упругопластических свойств материала сооружения совместно с вязкоупругим динамическим гасителем колебаний.

Заключение. Установлено влияние диссипативных свойств материала на колебания сооружения. Предложены рекомендации для оптимизации работы сооружения с учетом динамического гасителя колебаний. Выявлена эффективность гашения колебаний высотного сооружения при учете нелинейно вязкоупругих и упругопластических свойств материала сооружения совместно с вязкоупругим динамическим гасителем колебаний.
 

Ключевые слова: 
высотное сооружение
кинематическое воздействие
нелинейно упругие
вязкоупругие и упругопластические свойства материала
динамический гаситель колебаний
метод конечных элементов
резонансный режим
Список источников: 
  1. Klein H. W., Kaldenbach W. A new vibration damping facility for steel chimneys // In: Proc. of the Conference on Mechanics in Design. Trent University of Nottingham, UK. 1998.
  2. Sun Y., Li Z h., Sun X., Su N., Peng S h. Interference effects between two tall chimneys on wind loads and dynamic responses // Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. 2020. Vol. 206. P. 104227 DOI: 10.1016/j.jweia.2020.104227.
  3. Vîlceanu V., Kavrakov I., Morgenthal G. Coupled numerical simulation of liquid sloshing dampers and wind–structure simulation model // Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. 2023. Vol. 240. P. 105505 DOI: 10.1016/j.jweia.2023.105505.
  4. Krishnan R., Deshmukh M. A., Sivakumar V. L., Joshi G., Geethakumari T., Prakash F. Effective tuned mass damper system for RC tall chimney dynamic wind response control // Materials Today: Proceedings. 2023 DOI: 10.1016/j.matpr.2023.03.660.
  5. Flaga A., Kłaput R, Flaga Ł., Krajewski P. Wind tunnel model tests of wind action on the chimney with grid-type curtain structure // Archives of Civil Engineering. 2021. Vol. 67, no. 3. P. 177-196 DOI: 10.24425/ace.2021.138050.
  6. Rousseau J. P. Dynamic Evaluation of the Solar Chimney. MScEng Thesis. Stellenbosch: University of Stellenbosch, 2005. 90 p.
  7. Niemann H.-J., Lupi F., Hoeffer R. Vibrations of chimneys under the action of the wind // In: Proceedings of the 9th International Conference on Structural Dynamics, EURODYN 2014. 30 June - 2 July 2014, Porto, Portugal. P. 1385-1391.
  8. Xu Z h.-D., Zhu J.-T., Wang D.-X. Analysis and optimization of wind-induced vibration control for high-rise chimney structures // International Journal of Acoustics and Vibration. 2014. Vol. 19, no. 1. P. 42-51 DOI: 10.20855/ijav.2014.19.1336.
  9. Bajpai V. K., Garg T. K., Gupta M. K. Vibration-dampers for smoke stacks // In: International Conference on Applied and Theoritical Mechanics. 14-16 December, 2007, Tenerife, Spain. WSEAS Press, 2007. P. 124-130.
  10. Babu B., Ravindraraj B. J., Kumar R. R., Saranya R. Dynamic behaviors of tall chimneys // International Journal of Research in Engineering and Technology. 2016. Vol. 5, no. 3. P. 287-294.
  11. Elias S., Rupakhety R., Olafsson S. Tuned mass dampers for response reduction of a reinforced concrete chimney under near-fault pulse-like ground motions // Front. Built Environ. 2020. Vol. 6. P. 92 DOI: 10.3389/fbuil.2020.00092.
  12. Ingale S. D., Magdum M. M. Vibration control of uniformly tapered chimney by using tuned mass damper // International Journal of Engineering Science and Innovative Technology. 2013. Vol. 2, no. 1 P. 148-163.
  13. Kuras P., Ortyl Ł., Owerko T., Kocierz R., Kędzierski M., Podstolak P. Analysis of effectiveness of steel chimneys vibration dampers using surveying methods // In: Proceedings of the 16th International Multidisciplinary Scientific GeoConference (SGEM 2016). Book 2, Vol. 3. Albena, Bulgaria. 2016. P. 255-262.
  14. Karakozova A. I., Mondrus V. L. Resonant vortex excitation of high-rise structures // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2023. Vol. 19, no. 2. P. 60-70 DOI: 10.22337/2587-9618-2023-19-2-60-70.
  15. Aoki T, Sabia D., Rivella D., Muto H. Dynamic identification and model updating of the Howa brick chimney, Tokoname, Japan // WIT Transactions on the Built Environment. 2005. Vol. 83. P. 265-275 DOI: 10.2495/STR050261.
  16. Mirsaidov M., Abdikarimov R., Khudainazarov S., Sabirjanov T. Damping of high-rise structure vibrations with viscoelastic dynamic dampers // E3S Web Conf. 2020. Vol. 224. P. 02020 DOI: 10.1051/e3sconf/202022402020.
  17. Mirsaidov M. M., Khudainazarov S h.,O. Spatial natural vibrations of viscoelastic axisymmetric structures // Magazine of Civil Engineering. 2020. № 4(96). P. 118-128, DOI: 10.18720/МСЕ.96.10.
  18. Мирсаидов М. М., Сафаров И. И., Тешаев М. Х., Элибоев Н. Р. Свободные линейные колебания вязкоупругой сферической оболочки с заполнителем // Известия вузов. ПНД. 2025. T. 33, № 4. C. 485-496 DOI: 10.18500/0869-6632-003162.
  19. Mirsaidov M. M., Nosirov A. A., Nasirov I. A. Modeling of spatial natural oscillations of axisymmetric systems // J. Phys.: Conf. Ser. 2021. Vol. 1921. P. 012098 DOI: 10.1088/1742-6596/1921/1/012098.
  20. Utomo J., Moestopo M., Surahman A., Kusumastuti D. Applications of vertical steel pipe dampers for seismic response reduction of steel moment frames // MATEC Web Conf. 2017. Vol. 138. P. 02002 DOI: 10.1051/matecconf/201713802002.
  21. Guo W., Chen X., Yu Y., Bu D., Li S., Fang W., Wang X., Zeng C h., Wang Y. Development and seismic performance of bolted steel dampers with X-shaped pipe halves // Eng. Struct. 2021. Vol. 239. P. 112327 DOI: 10.1016/j.engstruct.2021.112327.
  22. Maleki S., Mahjoubi S. Dual-pipe damper // J. Constr. Steel Res. 2013. Vol. 85. P. 81-91 DOI: 10.1016/J.JCSR.2013.03.004.
  23. Belver A. V., Magdaleno Á., Brownjohn J. M.,W., Lorenzana A. Performance of a TMD to mitigate wind-induced interference effects between two industrial chimneys // Actuators. 2021. Vol. 10, no. 1. P. 12 DOI: 10.3390/act10010012.
  24. Sokol M., Ároch R., Lamperová K., Marton M., García-Sanz-Calcedo J. Parametric analysis of rotational effects in seismic design of tall structures // Appl. Sci. 2021. Vol. 11, no. 2. P. 597 DOI: 10.3390/app11020597.
  25. Шеин А. И., Зайцев М. Б. Гашение сейсмических колебаний сооружений башенного типа с помощью реактивного гасителя // Эксперт: теория и практика. 2023. Т. 4, № 23. P. 171-176 DOI: 10.51608/26867818.
  26. Патрикеев А. В. Оценка эффективности механического гасителя колебаний высотного сооружения в процессе эксплуатации // Международный научно-исследовательский журнал. 2020. № 9(99). C. 23-26 DOI: 10.23670/IRJ.2020.99.9.004.
  27. Huang X., Xie X., Sun J., Zhong D., Yao Y., Tu S. Monitoring and analysis of the collapse process in blasting demolition of tall reinforced concrete chimneys // Sensors. 2023. Vol. 23, no. 13. P. 6240 DOI: 10.3390/s23136240.
  28. Su N., Peng S., Chen Z., Hong N., Uematsu Y. Equivalent static wind load for structures with inerter-based vibration absorbers // Wind. 2022. Vol. 2, no. 4. P. 766-783 DOI: 10.3390/wind2040040.
  29. Гладков С. О., Богданова С. Б. К вопросу учета силы сопротивления в шарнирной точке крепления физического маятника и ее влияние на динамику движения // Известия вузов. ПНД. 2019. Т. 27, № 1. С. 53-62 DOI: 10.18500/0869-6632-2019-27-1-53-62.
  30. Сафаров И. И., Тешаев М. Х. Динамическое гашение колебаний твёрдого тела, установленного на вязкоупругих опорах // Известия вузов. ПНД. 2023. Т. 31, № 1. С. 63-74 DOI: 10.18500/0869-6632-003021.
  31. Федотов П. Е., Соколов Н. В. Решение нелинейной задачи одностороннего динамически нагруженного упорного подшипника скольжения // Известия вузов. ПНД. 2024. Т. 32, № 2. С. 180-196 DOI: 10.18500/0869-6632-003097.
  32. Клаф Р., Пензиен Д ж. Динамика сооружений. М.: Стройиздат, 1979. 320 с.
  33. Mirsaidov M. M., Sultanov T. Z. Use of linear heredity theory of viscoelasticity for dynamic analysis of earthen structures // Soil Mech. Found. Eng. 2013. Vol. 49, no. 6. P. 250-256 DOI: 10.1007/s11204-013-9198-8.
  34. Филатов А. Н. Асимптотические методы в теории дифференциальных и интегро-дифферен-циаль-ных уравнений. Ташкент: Фан, 1974. 214 с.
  35. Бате К., Вилсон Е. Численные методы анализа и МКЭ. М.: Стройиздат, 1982. 448 с.
Поступила в редакцию: 
04.04.2025
Принята к публикации: 
05.06.2025
Опубликована онлайн: 
09.07.2025
Опубликована: 
28.11.2025
  • 546 просмотров