Sterowalne materiały inteligentne w budownictwie

• Autorzy: Ścisło, Ł.

Warianty tytułu

EN

Controlable smart materials in civil engineering

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Dzięki rozwojowi techniki i materiałoznawstwa coraz więcej nowych materiałów znajduje zastosowanie w wielu dziedzinach techniki, w tym także w budownictwie. Jedną z ciekawszych możliwości wartych bacznej uwagi może być pewna klasa materiałów, w bibliografii określana jako materiały inteligentne (smart materials, inteligent materials). Konstrukcje inteligentne znalazły szczególne zastosowanie tam, gdzie wymagane jest szybkie i skuteczne tłumienie dźwięków i wibracji. Jednym z głównych zagadnień artykułu jest pokazanie kilku możliwych rozwiązań aplikacyjnych wykorzystujących materiały inteligentne w budownictwie. Przedstawiony zostanie przegląd literatury i zastosowań oraz pokazane zastaną przykładowe aplikacje autora. Szczególna uwaga zostanie skupiona na cieczy magneto-reologicznej (MR) oraz przetwornikach piezoelektrycznych (PZT) jako klasie materiałów mogących mieć szerokie zastosowanie we współczesnym budownictwie, zwłaszcza w budowie konstrukcji mostowych. Zaprezentowane zostanie także wykorzystanie tłumika MR w celu tłumienia drgań długich lin mostów podwieszanych oraz zastosowanie przetworników piezoelektrycznych wykorzystywanych do tłumienia drgań i dźwięków wytworzonych przez wibrującą strukturę płytowo-belkową, taką, jaka występuje w przypadku mostów kratownicowych.

EN

Due to development of modern technologies and material science more new materials can be implemented in many different fields, including civil engineering. One of the most interesting possibilities is the use of the special class of materials which in literature are being referred to as smart or intelligent materials. Intelligent structures can be especially used in cases where fast and efficient way of damping sounds and vibrations is required. The focus of the paper is to show a few possible implementations in civil engineering where smart materials may be used. The current research will be presented as well as two of the possible implementations developed by the author. Two types of the controllable materials will be presented, magnetorheological fluid (MR) used in MR damper and piezoelectric transducers (PZT) used in vibrations suppression systems, as the classes of materials which can be used in many applications in modern civil engineering- especially in bridges structures. The application where MR dumper is being used for vibration mitigation system for long lines of cable stayed-bridges will be shown as well as application where the system of piezoelectric transducers is used for damping sounds and vibrations of plate and beam structures. Such structures are used for plate girder or truss bridges.

Słowa kluczowe

PL

ciecze MR; elementy tłumiące; materiały inteligentne; materiały piezoelektryczne; tłumienie drgań

EN

dampers; piezoelectric transducers; smart materials; vibration control

• Czasopismo: Czasopismo Techniczne. Budownictwo
• Rocznik: 2011
• Tom: R. 108, z. 1-B
• Strony: 163-171
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz.,Il., wz.,

Twórcy

autor

Ścisło, Ł.

• Katedra Automatyki i Technik Informacyjnych, Wydział Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej, Politechnika Krakowska

Bibliografia

• [1] Brański A., Szela S., Improvement of effectiveness in active triangular plate vibration reduction, Archives of Acoustics, Vol. 33, No. 4, 2008, 521-530.
• [2] Cao H., Reinhorn M., Soong T.T., Design of an Active Mass Damper for a Tall TV Tower in Nanjing, Engineering Structures, Vol. 20, 1998, 134-143.
• [3] De Abreu G.L.C.M., Ribeiro J.F., Steffen V., Finite element modeling of a plate with localized piezoelectric sensors and actuators, J. Braz. Soc. Mech. Sci. & Eng. 26, 2, 2004, 117-127.
• [4] Dyke S.J., Spencer B.F., Sain M.K., Carlson J.D., An Experimental Study of MR Dampers for seismic protection, Smart Mater Structures, 1998, 693-703.
• [5] Elliott S.P., Nelson P.A., Control of Vibrations, Academic Press, London 1997.
• [6] Kozień M.S., Promieniowanie akustyczne płyt i powłok o małej wyniosłości, Monografia – Mechanika 331, Politechnika Krakowska, Kraków 2007.
• [7] Maślanka M., Sapiński B., Snamina J., Experimental Study of Vibratioon Control of Cable with Attached MR Damper, Journal of the Theoretical and Applied Mechanics, Vol. 45, 2007.
• [8] Moheimani S.O.R., Fleming A.J., Piezoeleric Transducers for Vibration Control and Damping, Springer, London 2006.
• [9] Sapiński B., Linear Magnetorheological Fluid Dampers for Vibration Mitigation, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, 2004.
• [10] Sun L., Zhang Q., Chen A., Lin Z., Cable vibration control countermeasures and structural health monitoring system design of Sutong Bridge, Proceedings of 12th International Symposium of Students and Young Mechanical Engineers, Safety and Management, Kyoto 2004.
• [11] Ścisło Ł., FEM Analysis of a Beam for Piezoelectric Passive Vibration Control System, Czasopismo Techniczne, z. T-8, M-2/2010, Kraków 2010.
• [12] Ścisło Ł., Optimal Vibration Control of a Cable with MR Damper Attached, Proceedings of 12th International Symposium of Students and Young Mechanical Engineers, Gdańsk 2009.
• [13] Tylikowski A., Przybyłowicz P.M., Nieklasyczne materiały piezoelektryczne w stabilizacji i tłumieniu drgań, Instytut Podstaw Budowy Maszyn PW, 2004.
• [14] Wang X., Gordaniniejad F., Lapunow-based Control of a Bridge Using Magnetorheological Fluid Damper, Research Poster, Composite and Intelligent Materials Laboratory, University of Nevada, USA, 2005.
• [15] Wang X., Ni Y., Ko J.M., Chen Z.Q., Optimal Design of viscous sampers for multi-mode vibration control of bridge cables, Engineerng Structures,Vol. 27, 2005, 729-800.
• [16] Wiciak J., Wybrane zagadnienia redukcji drgań i dźwięków strukturalnych, Monografia nr 175, Uczelniane Wydawnictwo Naukowo-Dydaktyczne, Kraków 2008.
• [17] Yi F., Dyke S.J., Performance of smart structures, Proc SPIE, 2000, 94-104.