view in publisher's site

Numerical Development and Assessment of 3D Quintuple Friction Pendulum Isolator Element Based on Its Analytical and Mathematical Models

This paper aims to develop, assess, and numerically implement analytical models for the newly introduced Quintuple Friction Pendulum Isolator (QFPI) which can identically capture its real experimental performance and also have the ability to capture the bi-directional, tri-directional, and vertical-horizontal coupling behavior of it, raising the predictive capability of nonlinear response history analyses and also lowering computational and experimental complexity and cost. The mathematical formulation proposed in this paper aims at addressing the variability of the coefficient of friction based on experimentally obtained data from prototype test on QFPI system. The formulation accounts for variation in the coefficient of friction with the instantaneous change of axial load and sliding velocity at the isolator contact interfaces. Furthermore, it considers the experimentally discovered phenomena such as the static frictions developed at the very first initiation of motion, breakaway, or at motion reversals, stick-slip. The proposed model has been coded three-dimensionally by a series model in the object-oriented finite element software OpenSees based on its mathematical formulations. The primary assumptions in developing the friction models and corresponding parameters are validated by available experimental data and suggestions. A case study has been considered to validate the developed element and also to investigate and demonstrate the prediction capability of it when applied to real situations, such as variations have been made in displacement, base shear, and acceleration demand for this system under dynamic behavior of earthquakes. Moreover, the effects of vertical-horizontal coupling behavior of QFP isolated system on its horizontal responses have been investigated numerically and justified analytically under the existence of vertical acceleration, by subjecting the system to a variety of X and XY (horizontal only) and 3D (horizontal plus vertical) input excitations for comparison.

تحلیل عددی و ارزیابی اصطکاک ۳ بعدی اصطکاک Pendulum عنصر بر مبنای مدل‌های تحلیلی و ریاضی آن

هدف از این مقاله توسعه، ارزیابی، و به طور عددی اجرای مدل‌های تحلیلی اصطکاک newly introduced isolator (QFPI)است که می‌تواند عملکرد تجربی واقعی آن را به طور یک‌سان ثبت کند و همچنین قابلیت پیش‌بینی تحلیل تاریخچه واکنش غیر خطی و کاهش پیچیدگی محاسباتی و محاسباتی را نیز دارد. فرمول ریاضی ارایه‌شده در این مقاله، پرداختن به تغییرپذیری ضریب اصطکاک براساس داده‌های به‌دست‌آمده از آزمایش نمونه اولیه بر روی سیستم QFPI می‌باشد. این فرمولاسیون شامل تغییر در ضریب اصطکاک با تغییر آنی بار محوری و سرعت لغزش در رابط‌های تماس isolator است. علاوه بر این، پدیده مشاهده‌شده تجربی از قبیل اصطکاک استاتیکی را در اولین شروع حرکت، جدایی، یا در برگشت حرکت، لغزش - لغزش در نظر می‌گیرد. مدل پیشنهادی به صورت سه‌بعدی توسط یک مدل سری در نرم‌افزار اجزا محدود شی گرا براساس فرمول‌های ریاضی آن کد گذاری شده‌است. فرضیات اولیه در توسعه مدل‌های اصطکاک و پارامترهای مربوطه با داده‌های تجربی و پیشنهادها موجود تایید می‌شوند. یک مطالعه موردی برای اعتبار سنجی عنصر توسعه‌یافته و همچنین بررسی و نشان دادن قابلیت پیش‌بینی آن در هنگام استفاده در شرایط واقعی در نظر گرفته شده‌است، مانند تغییرات در جابجایی، برش پایه و شتاب برای این سیستم تحت رفتار دینامیکی زلزله. علاوه بر این، اثرات کوپلینگ عمودی - افقی سیستم ایزوله شده بر روی پاسخ‌های افقی آن به صورت عددی و به صورت تحلیلی تحت اثر شتاب عمودی، با قرار دادن سیستم به انواع X و XY (فقط افقی)و سه‌بعدی (افقی به عمودی)برای مقایسه مورد بررسی قرار گرفته‌است.

ترجمه شده با

Download PDF سفارش ترجمه این مقاله این مقاله را خودتان با کمک ترجمه کنید
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

95/12/18 - با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس و کروم٬ چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.