لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
دسته بندی : وورد
نوع فایل : .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )
تعداد صفحه : 15 صفحه
قسمتی از متن .doc :
کنترل سازه ها نگاهی نو در طراحی سازه ها
محمد رئوفی ، دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی سازه، دانشگاه صنعتی شریف
چکیده :
مبحث کنترل سازها موضوع نوینی در طراحی سازه ها می باشد که به تازگی مورد توجه قرار گرفته است. استفاده از روشهای کنترل در طراحی سازه ها باعث اقتصادی تر شدن طرح می شود و دستیابی سریع تر و منطقی تر به هدف مورد نظر که عملا کنترل رفتار سازه در محدوده قابل قبول است را ممکن می سازد.
در این مقاله به بیان مفاهیم و کلیات مربوط به کنترل سازه ها و همچنین مقایسه تفاوت موجود بین روشهای سنتی طراحی سازه ها و روشهای جدیدتر که پایه آنها استفاده از سیستم کنترل فعال و غیرفعال است پرداخته می شود. در اینجا تمام بررسی‌ها و مقایسه‌ها بر روی کنترل صوت متمرکز شده است و از ویژگیهای دز‌گیر صوتی سازه‌ای برای کنترل صوت انتشار یافته در فضا استفاده می‌شود .
مقدمه:
به طور کلی موج صوتی (sound wave) به هر اغتشاشی که در یک محیط الاستیک انتشار پیدا کرده است اطلاق می‌شود. این محیط می‌تواند گاز، مایع و یا جامد باشد. این تعریف شامل موجهای فراصوتی، صوتی و زیر صوتی (ultrasonic, sonic, and inforasonic) می‌شود. اما آنچه در اینجا و کلاً در مبحث کنترل صوت مطرح است همان موجهای صوتی (Sonic waves) می‌باشد که قابل تشخصیص بوسیله حس شنوایی انسان است.
بعضی معضلات صوتی عبارتند از: از دست دادن قدرت شنوایی به صورت دائمی یا موقتی در یک کارخانه، کیفیت پایین انتقال صدای سخنران در یک سالن کنفرانس، عدم تمرکز مناسب در کلاس یا کتابخانه و....برای تقویت کردن میدان صوتی مورد نظر و یا کاهش شدت میدانهای صوتی مضر و کلاً بهبود شرایط صوتی، باید رابطه بین منبع صوتی، محیط انتقال صوت و محل دریافت صوت و ویژگیهای میدان صوتی منتشر شده مشخص شود. پس از آن می‌توان با روشهای مناسب به کنترل صوت منتشر شده پرداخت. معمولاً روشهای متنوع زیادی برای این کار وجود دارد، ولی توجه به جنبه‌های اقتصادی باعث عدم قابلیت استفاده از بعضی از آنها و میل به سمت استفاده از بعضی دیگر است. به عنوان مثال اگر هدف کنترل صوت ایجاد شده داخل یک کارخانه باشد می‌توان از یک یا ترکیبی از روشهای زیر استفاده کرد.
1- کنترل منبع انتشار صوت:کاهش دادن توان صوت خروجی از منبع ارتعاشی با طراحی بهتر آن یا عایق بندی کردن آن و یا با ایزوله کردن منبع انتشار بوسیله محفظه‌های بسته و ..
2- کنترل میدان مستقیم صوتی انتشار یافته: افزایش فاصله محل دریافت صوت و منبع ارتعاشی یا ایزوله کردن محل دریافت و یا طراحی مناسب وسایل داخل کارخانه و یا خودسازه کارخانه برای شکست بیشتر صوت و کم کردن میدان مستقیم صوتی
3- کنترل میدان صوت انعکاسی: بوسیله استفاده از مواد جذب کننده صوت در دیواره‌ها و .. آنچه در مواردبالا عنوان شد کنترل صوت به صورت غیر فعال (Possive) بود و اگر چه کنترل غیر فعال تاکنون کاربرد زیادی هم داشته است. اما از لحاظ اقتصادی نیز معمولاً هزینه‌های بالایی را در بر دارد. بنابراین اخیراً روشهای کنترل فعال که در صورت طراحی مناسب و قابلیت به کارگیری معمولاً کارایی و بازده بیشتری نیز دارند مورد توجه قرار گرفته است. کنترل فعال را نیز مانند کنترل غیر فعال می‌توان در مراحل مختلف انتشار صوت به کار برد، به عنوان مثال کنترل منبع ارتعاشی یا کنترل میدان صوتی و یا کنترل ارتعاشات سازه‌های منعکس کننده و یا عبور دهنده صوت و ...
در این مقاله ابتدا به توضیحی مختصر راجع به موج صوتی و پارامترهای مربوط به صوت پرداخته می‌شود سپس کلیاتی راجع به عوامل ایجاد میدانهای صوتی در فضا ارائه می‌شود. پس از ان برخی روشهای عمده کنترل غیر فعال صوت از جمله محفظه‌های بسته و پوشش دهنده‌ها به صورت خلاصه عنوان می‌شوند و سپس مطالبی راجع به کنترل فعال صوت و تحقیقات راجع به آن خواهد آمد. در این قسمت ابتدا امکان پذیری کنترل میدان صوتی عبوری از یک صفحه به وسیله کنترل ارتعاشات آن صفحه بررسی می‌شود. سپس راجع به توانایی محرکهای پیروالکتریک در کنترل صوت انتقالی از میان صفحات بحث می‌شود و اینکه آیا می‌توان از آنها در کنترل صوت استفاده کرد. پس از آن در قسمت سوم به بررسی کنترل صوت منتقل شده از میان سیستم‌های دو جداره پرداخته مبی‌شود. و در مورد اثر پارامترهای مختلف مؤثر بر آن تحقیق می‌شود. همچنین به سئوال مهمی راجع به سیستم‌های دوجداره پاسخ داده می‌شود که آیا می‌توان به جای کنترل جداری که با منبع صوتی در ارتباط است جداری را که با قسمت دریافت کننده صوت در ارتباط است کنترل کرد و اثر کدام عامل بیشتر است؟
موج صوتی و پارامترهای مربوط به آن:
هر ارتعاشی که فرکانس آن در حوزه شنوایی انسان قرار داشته باشد باعث تغییر فشار در هوای داخل گوش انسان می‌شود و این تغییر فشار را انسان به عنوان صدا درک میکند. تفاوت این فشار ایجاد شده با فشار اتمسفر به عنوان فشار صوت (Sound pressure) در نظر گرفته می‌شود ( با واحد پاسکال Pa ) گوش انسان فرکانسهای حدود HZ15 تا HZ000/16 را حس میکند. که به این ناحیه فرکانس شنوایی نرمال گویند. اما گوش انسان در فرکانسهای بین 3000 تا HZ6000 حساستر است و همچنین حداقل فشار صوتی برابر 20Mpa را حس میکند.
شدت صوت:
دومین پارامتر مهمی که معمولاً در محاسبات مربوط به صوت اندازه‌گیری می‌شود شدت صوت است شدت صوت، توان پیوسته صوت که در یک نقطه از فضا از میان مساحتی کوچک می‌گذرد، می باشد. واحد آن وات برواحد سطح (w/m2) است. به عبارت دیگر شدت صوت معرف میزان انرژی منتقل شده توسط موج صوتی است.
سطح شدت صوت (Sound Intensity level)
معرف همان شدت صوت است، اما واحد آن بل (یا دسی بل) می‌باشد وبه صورت زیر تعریف می‌شود.
Intrensity level=L1=l0 log
که در آن I0 شدت صوت مبنا است و برابر 10-12w/m2 است.
جذر میانگین مربعات فشار صوت (Prms)
اغلب اصوات شامل سریهای نامنظمی از اغتشاشات با فشار مثبت و اغتشاشات با فشار منفی هستند که این فشارهای مثبت و منفی نسبت به یک فشار تعادلی اندازه‌گیری شده است. اگر مقدار میانگین فشار صوت را اندازه بگیریم مقادیر مثبت و منفی یکدیگر را حذف میکند و این مناسب نیست بنابراین به جای آن از جذر میانگین مربعات فشار صوت استفاده می‌شود.(Prms)
انواع عوامل ایجاد میدانهای صوتی در فضا
صوت انتشار یافته در فضا به علل مختلفی ایجاد شده است که عمده آنها عبارتند از:
- جریان ناپایدار گاز و همچنین برهمکنش جریان گاز با اجسام صلب باعث ایجاد صوت می‌شود که به آن صوت آئرودینامیکی (Aerodynamic Sound) گویند. این جریان گاز اغلب باعث تهییج مدهای ارتعاشی در سطحی از سازه که جریان گاز را احاطه کرده است می‌شود و باعث ایجاد صوت انتقالی- سازه‌ای می‌شود. این صوت ایجاد شده توسط جریان گاز در اغلب فرایندهای صنعتی (تولید کشتی،هواپیما، اتومبیل، راکت و ....) بوجود می‌آید و علاوه ایجاد مزاحمت صوتی ممکن است بر پایداری سازه اثر گذارد و یک عامل برای ایجاد پدیده خستگی باشد.
- صوت ایجاد شده به علت ارتعاشات موتور احتراقی رفت و برگشتی اتومبیل که از سطح خارجی موتور به فضا انتشار می‌یابد و به طور کلی هر وسیله مکانیکی که در آن برخورد و حرکت اعضای مختلف وجود دارد.
- وسایل الکتریکی (ماشین های الکتریکی، موتورهای الکتریکی، ژنراتورها) نیز می‌توانند باعث ایجاد ارتعاشات صوتی به علت عوامل الکترومغناطیس،مکانیکی و آئرودینامیکی شوند، که اثر هر کدام از این عوامل ایجاد صوت بستگی به نوع وسیله الکتریکی دارد. عوامل مکانیکی و آئرودینامیکی مستقیماً باعث ایجاد و انتشار صوت می‌شود ولی عامل الکترومغناطیسی که مختص وسایل الکتریکی است باعث ارتعاشات مکانیکی دستگاه می‌شود که این ارتعاشات باعث ایجاد صوت می‌شوند.
بعضی روشهای کنترل غیر فعال صوت
محفظه‌های بسته و پوشش دهنده‌ها (Enclosures & wrapping)
یکی از مواردی که بیشترین استفاده را در کاهش ارتعاشات صوتی منتشر شده بوسیله تجهیزات، ماشین آلات، لوله‌ها و ... دارد، محفظه‌های بسته است. همچنین محفظه‌های بسته برای جلوگیری از اثر صوت با شدت زیاد بر انسان یا تجهیزات حساس به کار می‌روند. محفظه های معمول دارای جدارهایی از مصالح چند لایه هستند که لایه خارجی آن دارای جنسی از مصالح نفوذ ناپذیر و لایه داخلی آن یک لایه متخلخل و دارای جنسی از مصالح جذب کننده صدا است. لایه صلب و متراکم خارجی انرژی صوتی منتشر شده از منبع صوتی را داخل محفظه نگه می‌دارد و لایه متخلخل و جذب کننده صوت داخلی این انرژی صوتی را مستهلک میکند.
تفاوت کلیدی محفظه‌های بسته (Enclosures) و پوشش دهنده‌ها (wrapping) اینست که در محفظه‌های بسته (Enclosures) محفظه با منبع ارتعاشی تماسی ندارد و از آن فاصله دارد ولی در پوشش دهنده‌ها (wrapping) لایه متخلخل و جذب کننده صوت به طور کامل با سطح خارجی جسم مرتعش تماس دارد و آنرا کاملاً احاطه کرده و پوشانده است. یکی از معایب پوشش دهنده‌ها نسبت به محفظه‌های بسته اینست که به دلیل تماس پوشش دهنده‌ها با سطح خارجی منبع ارتعاشی (جسم مرتعش) برخورد سطح مرتعش و لایه خارجی پوشش دهنده باعث ارتعاش لایه خارجی پوشش دهنده می‌شود و این باعث انتشار ارتعاشات صوتی به خارج از فضای پوشش دهنده می شود و از بازدهی آن می‌کاهد.
پوشش دهنده‌ها کاربرد زیادی در کاهش ارتعاشات صوتی سطح‌های ارتعاشی نظیر خطوط لوله گاز و آب و ... دارند. از آنجا که فایبر گلاس (glass fiber) و پشم شیشه (mineral wool) که معمولاً به عنوان مواد جذب کننده صدا در پوشش دهنده‌ها به کار می‌روند، عایقهای خوبی برای حرارت هستند پس این پوشش دهنده‌ها هم به عنوان عایق حرارتی و هم عایق صوتی می‌توانند به کار روند.
کاربرد محفظه‌های بسته بیشتر مواقع برای احاطه کردن یک وسیله ارتعاشی مدوله صوت است تا صوت انتشار یافته که به یک دریافت کننده صوت (receiver) در خارج از محفظه می‌رسد کاهش یابد و از این محفظه‌ها بسیار کم برای احاطه کردن دریافت کننده صوت (ممکن است یک وسیله حساس باشد) به منظور کاهش
تحقیق در مورد کنترل سازه ها نگاهی نو در طراحی سازه ها 13 ص