Multi-physics model of a magneto-rheological damper and experimental validation
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Date
2011
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Abstract
Esta investigación tiene por objetivo entender, mediante simulación numérica, el comportamiento de disipadores MR de alta capacidad para aplicaciones sísmicas en edificios de altura. Un ejemplo de ello corresponde al disipador a escala reducida previamente desarrollado e instalado en el edificio Parque Araucano, hasta el último gran sismo del 27 de Febrero de 2010 en Chile. Más específicamente, modelos multi-físicos de elementos finitos se usan para investigar el comportamiento magnético y de la dinámica de fluidos de disipadores MR para reducir el costo de desarrollo y experimentación de nuevos diseños. En este modelo, el campo magnético es representado por las bien conocidas ecuaciones de Maxwell, mientras que la dinámica de fluidos está controlada por las ecuaciones de Navier-Stokes.En nuestra representación simplificada, ambos campos están acoplados mediante la viscosidad del fluido magneto-reológico a usar, la cual depende de la intensidad de campo magnético. Para probar su validez, el modelo FE aquí desarrollado fue usado para predecir el comportamiento experimental del disipador MR de 15 [ton], previamente sometido a una serie de ensayos pseudo-estáticos y dinámicos. Además, el modelo numérico es usado para el diseño de un nuevo disipador MR de alta capacidad, 97 [ton], cuyos ensayos experimentales iniciales se presentan en este documento.La fabricación de este disipador involucró diversos desafíos técnicos, como el uso de bobinas externas al cilindro y el confinamiento del flujo magnético en una trayectoria predefinida. Resultados numéricos y experimentales para el disipador MR de 15 [ton] muestran muy buena concordancia, lo que estimula el uso del modelo aquí propuesto. Las diferencias entre resultados numéricos y experimentales se deben principalmente al modelo elegido para la constitutiva fuerza-velocidad, el cual desprecia la compresibilidad del fluido. Finalmente, el modelo numérico fue también usado para desarrollar análisis paramétricos y de sensibilidad para parámetros críticos de diseño de un disipador MR.
Description
Tesis (Master of Science in Engineering)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2011