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Flüssigkeitsdämpfer zur Reduktion periodischer und stochastischer Schwingungen turmartiger Bauwerke. Online Ressource
Altay, Okyay
Aachen (Deutschland)
Selbstverlag
2013, XI,153 S., Abb., Tab., Lit., Schn.
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[Quelle: http://d-nb.info]
Der von Frahm bereits im Jahr 1910 patentierte im Englischen "Tuned Liquid Column Damper (TLCD)" genannte Flüssigkeitsdämpfer besteht aus einem U-förmigen Rohrsystem, gefüllt mit einer Newtonschen Flüssigkeit. Die durch eine gezielte Abstimmung ermittelten Parameter des Flüssigkeitsdämpfers bringen die Flüssigkeitsmasse mit einem Phasenunterschied von 90 Grad entgegen der Bewegungsrichtung des Bauwerks zum Schwingen, so dass die auf das Hauptsystem übertragenen Kräfte wie viskose Dämpfungskräfte wirken. Die Schwingungsenergie der Flüssigkeit wird im Rohrsystem durch die Turbulenzeffekte und die örtlichen Druckverluste infolge Reibung dissipiert. Die mathematische Beschreibung der Flüssigkeitsbewegung erfolgt über die instationäre Bernoulli-Gleichung. Die Geometriefaktoren des Flüssigkeitsdämpfers beeinflussen den zur Schwingungsreduktion maßgebenden effektiven Anteil der Flüssigkeitsmasse. Die Geometriefaktoren werden über den Neigungswinkel der vertikalen Strömungslinie, die Querschnittsfläche und die Länge der Flüssigkeitssäule definiert. Zur Lösung des Optimierungsproblems wurden bei den bisherigen Forschungsarbeiten die Geometriefaktoren immer als bekannt vorausgesetzt. Da der Wirkungsgrad des Flüssigkeitsdämpfers aber nicht nur von der Abstimmung der Eigenfrequenz und des Dämpfungsgrades sondern auch vom effektiven Massenanteil abhängig ist, müssen die Geometriefaktoren in das Optimierungsproblem des Flüssigkeitsdämpfers miteinbezogen werden. Zu diesem Zweck werden im Rahmen der Arbeit sowohl die Abstimmungskriterien von Den Hartog und Warburton als auch von Lyapunov mit erweiterten Optimierungsansätzen neu formuliert. Die Anwendung der neuen Optimierungskriterien wird anhand von zwei Beispielen vorgestellt.
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