Гарькин Игорь Николаевич, кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой архитектуры, реставрации и дизайна
117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, 6
Igor N. Garkin, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Head of the Department of Architecture, Restoration and Design
6 Miklukho-Maklaya Str., Moscow, 117198
Сабитов Линар Салихзанович, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры технологии и организации строительного производства
129337, г. Москва, Ярославское шоссе, 26
Linar S. Sabitov, Dr. Sc. (Eng.), Professor, Professor of the Department of Technology and Organization of Construction Production at the National Research
26 Yaroslavskoe Highway, Moscow, 129337
Тупикова Евгения Михайловна, кандидат технических наук, доцент кафедры технологий строительства и конструкционных материалов
117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, 6
Evgeniya M. Tupikova, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Department of Construction Technologies and Structural Materials
6 Miklukho-Maklaya Str., Moscow, 117198
Введение. На современном этапе развития науки и техники активно разрабатываются вопросы вибрационной защиты зданий, особенно для специальных сооружений высокого класса ответственности, разрабатываются и испытываются различные конструкции демпферов. Моделирование отклика демпферных систем является актуальной задачей, существуют различные подходы к ее решению, как детерминистские, так и стохастические. В настоящей работе показаны особенности стохастического подхода в варианте математической модели обобщенного процесса Орнштейна-Уленбека. Благодаря использованию данной модели стало возможно оценить эффект применения нелинейного демпфера в конкретном случае и сделать выводы о преимуществах его использования.
Материалы и методы. Основным методом исследования в настоящей работе является решение стохастического дифференциального уравнения, приводится численный эксперимент на реальном примере анализа динамической реакции турбоагрегата с использованием вязкоупругого нелинейного демпфера на случайное сейсмическое воздействие. Анализируется применение обобщённого процесса Орнштейна-Уленбека для математического моделирования динамического отклика демпферных устройств при сейсмическом воздействии на критически важные объекты энергетической инфраструктуры.
Результаты исследования. Предлагается стохастическая модель, которая одновременно учитывает случайную природу сейсмических возбуждений и нелинейные реологические характеристики демпферов. Результаты численного эксперимента подтверждают, что при расчете по описанной модели обосновано применение нелинейного демпфера, среднеквадратичные значения отклика по перемещению снижаются более чем в два раза, что способствует уменьшению сейсмических рисков для турбоагрегата, повышает запас его динамической устойчивости и надежность работы в условиях случайных воздействий.
Обсуждение и заключение. Разработанная методология обеспечивает количественную оценку эффективности различных классов демпферных систем и позволяет выполнять параметрическую оптимизацию их настроек с целью максимизации защитной способности и снижения вибрационно-динамических нагрузок на энергетическое оборудование. Теоретическая значимость работы заключается в предложенной авторами методике расчетов, практическая значимость — в оценке и рекомендациях по применению вязкопластичных демпферов для сооружений высокого класса ответственности.
Introduction. At the current stage of science and technology development, the issues of vibration protection of buildings are being intensively investigated, particularly for special structures of a high responsibility class. Various damper designs are also being developed and tested. Modeling the response of damper systems is an urgent task with both deterministic and stochastic approaches to solving it. This study demonstrates the features of the stochastic approach in a variant of the mathematical model of the generalized Ornstein-Uhlenbeck process. It is possible to the effect of using a nonlinear damper in a specific case can be evaluated by means of this model, and the conclusions can be made regarding its benefits.
Materials and Methods. The major research method is the solution of a stochastic differential equation. A numerical experiment is shown with a real example of analyzing the dynamic response of a turbo unit with a viscoelastic nonlinear damper to a random seismic impact. The application of the generalized Ornstein-Uhlenbeck process for mathematical modeling of the dynamic response of damping devices to seismic impacts on critical energy infrastructure is analyzed.
Research Results. A stochastic model is set forth that takes into account both the random nature of seismic excitations and the nonlinear rheological characteristics of dampers. The results of the numerical experiment confirm that while calculating by means of the described model, the use of a nonlinear damper is justified, the mean-square values of the displacement response are reduced by more than two times helping to reduce seismic risks for the turbine unit as well as to increase its dynamic stability and reliability of operation under the action of random impacts.
Discussion and Conclusions. The developed methodology provides a quantitative assessment of the effectiveness of a variety of classes of damper systems and allows for parametric optimization of their settings in order to maximize their protective capacity and to reduce the vibration and dynamic loads on energy equipment. The theoretical significance of the study is the suggested calculation methodology, while the practical significance is in the assessment and recommendations for making use of viscoelastic dampers for a high responsibility class of structures.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.