Análisis experimental de un dispositivo tope de impacto como atenuador de vibraciones en banco experimental

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.20983/culcyt.2023.2.2.2

Resumen

En este trabajo se analiza experimentalmente el funcionamiento de un dispositivo tope de impacto como atenuador de vibraciones de un sistema sometido a vibración forzada. Para este propósito, se diseñó y construyó un banco de pruebas experimentales conformado por una viga en voladizo a la cual se montó en su extremo libre un motor con desbalance rotatorio para hacerla vibrar. El dispositivo tope de impacto se colocó en el extremo libre de la viga y recibió la energía cinética de la viga a través de múltiples eventos de impacto, disipando energía de vibración por un mecanismo de fricción. Asimismo, se realizó un análisis con variables tales como fuerza de fricción (gobernada por un tornillo de ajuste en el dispositivo), rigidez de los resortes del prototipo (que actúan como elementos de restitución del elemento móvil del dispositivo) y el claro entre el tope de impacto y la estructura. En el análisis paramétrico, se identificó, de entre las variables propuestas, los parámetros que mejoran la atenuación de vibración en la estructura vibratoria. Como resultado de este estudio, se lograron importantes reducciones de amplitud de vibración, de más del 90 %, por efecto del dispositivo tope de impacto en el sistema vibratorio.

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Biografía del autor/a

Luis Alberto Baltazar Tadeo, Instituto Politécnico Nacional

Instituto Politécnico Nacional, Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Palenque (UPIIP)

Claudia Cortés García, Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico

Departamento de Ingeniería Mecánica, Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico, Cuernavaca, Morelos

Eladio Martínez Rayón, Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico

Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico, Departamento de Ingeniería Mecánica, Cuernavaca, Morelos, México 

Citas

T. E. Saaed, G. Nikolakopoulos, J.-E. Jonasson y H. Hedlund, “A state-of-the-art review of structural control systems”, J. Vib. Control, vol. 21, no. 5, pp. 919-937, abr. 2015, doi: 10.1177/1077546313478294.

Z. Shu, R. You y Y. Zhou, “Viscoelastic Materials for Structural Dampers: A Review”, Constr. Build. Mater., vol. 342, parte B, p. 127955, ag. 2022, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2022.127955.

FEMA, “NEHRP commentary on the guidelines for the seismic rehabilitation of buildings”, Federal Emergency Management Agency, Washington, D.C., USA, rep. no. FEMA 274, oct. 1997. Accedido: ag. 6, 2023. [En línea]. Disponible en: www.conservationtech.com/FEMA-publications/FEMA274-1997.pdf

F. Y. Cheng, H. Jiang y K. Lou, Smart Structures. Innovative Systems for Seismic Response Control, 1.ª ed. Boca Raton: CRC Press, 2008, doi: 10.1201/9781420008173.

H. Zhang, Y. Su, A. Li y P. Guo, “Experimental investigation of novel pre-compressed viscoelastic dampers with different matrix materials”, Structures, vol. 53, pp. 625-641, jul. 2023, doi: 10.1016/j.istruc.2023.04.056.

Q. Liu, P. Li, C. Yuan, W. Li y S. Ding, “Experimental and analytical modelling on a novel self-centering viscous damper”, J. Build. Eng., vol. 75, p. 107020, 2023, doi: 10.1016/j.jobe.2023.107020.

Z.-H. He, Z.-D. Xu, J.-Y. Xue, X.-J. Jing, Y.-R. Dong y Q.-Q. Li, “Experimental study and mechanical model of viscoelastic damping limb-like-structure device with coupling nonlinear characteristics”, Soil Dyn. Earthq. Eng., vol. 160, p. 107385, 2022, doi: 10.1016/j.soildyn.2022.107385.

A. Naeem y J. Kim, “Seismic performance evaluation of a spring viscous damper cable system”, Eng. Struct., vol. 176, pp. 455-467, 2018, doi: 10.1016/j.engstruct.2018.09.055.

J. Wang, J. Men, Q. Zhang, D. Fan, Z. Zhang y C.-H. Huang, “Seismic performance evaluation of a novel shape-optimized composite metallic yielding damper”, Eng. Struct., vol. 268, p. 114714, 2022, doi: 10.1016/j.engstruct.2022.114714.

A. Farsi, H. R. Amiri y S. H. Dehghan Manshadi, “An innovative C-shaped yielding metallic dampers for steel structures”, Structures, vol. 34, pp. 4254-4268, 2021, doi: 10.1016/j.istruc.2021.08.069.

M. Ghandil, H. T. Riahi y F. Behnamfar, “Introduction of a new metallic-yielding pistonic damper for seismic control of structures”, J. Constr. Steel Res., vol. 194, p. 107299, 2022, doi: 10.1016/j.jcsr.2022.107299.

J. Gao, C.-L. Wang, B. Zeng y T. Qiu, “Experimental investigation of a novel sleeved member with additional friction dampers”, Eng. Struct., vol. 277, p. 115420, 2023, doi: 10.1016/j.engstruct.2022.115420.

N. Nabid, I. Hajirasouliha, D. Escolano Margarit y M. Petkovski, “Optimum energy based seismic design of friction dampers in RC structures”, Structures, vol. 27, pp. 2550-2562, 2020, doi: 10.1016/j.istruc.2020.08.052.

Y. G. Wu et al., “Design of semi-active dry friction dampers for steady-state vibration: sensitivity analysis and experimental studies”, J. Sound Vib., vol. 459, p. 114850, 2019, doi: 10.1016/j.jsv.2019.114850.

M. Latour, M. D’Aniello, M. Zimbru, G. Rizzano, V. Piluso y R. Landolfo, “Removable friction dampers for low-damage steel beam-to-column joints”, Soil Dyn. Earthq. Eng., vol. 115, pp. 66-81, 2018, doi: 10.1016/j.soildyn.2018.08.002.

Y. Xu et al., “Longitudinal displacement control of a long-span suspension bridge under random traffic loads using a polyimide friction damper”, Structures, vol. 55, pp. 1861-1873, 2023, doi: 10.1016/j.istruc.2023.05.148.

A. A. Kulaksizoglu, C. Yalcin y C. Yilmaz, “Analytical and experimental investigation of a motion amplified rotational friction damper,” Eng. Struct., vol. 288, p. 116184, 2023, doi: 10.1016/j.engstruct.2023.116184.

S. Jaisee, F. Yue y Y. H. Ooi, “A state-of-the-art review on passive friction dampers and their applications,” Eng. Struct., vol. 235, no. en., p. 112022, may. 2021, doi: 10.1016/j.engstruct.2021.112022.

R. Romero-Leyva, “Prototipo de un tope de impacto ajustable que disipe energía mediante fricción”, tesis de maestría, Tecnológico Nacional de México - Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico, Cuernavaca, Mor., 2006.

C. Cortés-García, “Análisis de amortiguadores de fricción con elementos deformables aplicados a vibraciones estructurales”, tesis de doctorado, Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico, Cuernavaca, Mor., 2014.

J. Bedolla, D. Szwedowicz, J. Jiménez, T. Majewski, C. Cortés y E. S. Gutierrez-Wing, “Improvement of dynamic response in an impact absorber by frictional elements”, J. Mech. Sci. Technol., vol. 28, no. 4, pp. 1349-1363, abr. 2014, doi: 10.1007/s12206-014-0303-2.

E. P. Popov, Mecánica de Sólidos, 2ª. ed. México: Addison Wesley Longman México, 2000.

Descargas

Publicado

2023-08-28

Cómo citar

[1]
L. A. Baltazar Tadeo, C. Cortés García, y E. Martínez Rayón, «Análisis experimental de un dispositivo tope de impacto como atenuador de vibraciones en banco experimental», Cult. Científ. y Tecnol., vol. 20, n.º 2, pp. 11–18, ago. 2023.

Número

Sección

Artículos