Riassunto analitico
Gli smorzatori a particelle sono dispositivi di dissipazione passiva dell'energia costituiti da un contenitore parzialmente riempito di particelle di apposita dimensione, forma e materiale che vengono rigidamente connessi ad una struttura soggetta a vibrazioni. Il trasferimento di quantità di moto tra la struttura primaria e lo smorzatore instaura moto relativo tra le particelle all'interno del contenitore che causa contatti anelastici tra le particelle portando ad una dissipazione di energia. Precedenti studi hanno dimostrato l'inefficienza di tali dispositivi quando sottoposti a basse ampiezze di vibrazione. Un modo per superare questo limite è quello di introdurre un fluido viscoso all'interno dell'involucro rinunciando però alla bassa dipendenza delle loro prestazioni dalla temperatura. In questo lavoro di tesi si illustra un ulteriore metodo per aumentare la percentuale di energia dissipata da tali dispositivi: l'utilizzo di griglie di ostacolo. Introducendo griglie all'interno del contenitore si aumenta la quantità di "disordine" nel moto delle particelle, ottenendo contatti più efficaci al fine della dissipazione energetica. File .STL sono stati utilizzati sia per descrivere la geometria delle griglie nelle simulazioni, sia per produrre, mediante una stampante 3D, modelli di griglie per scopi sperimentali. Un modello di simulazione è stato costruito sfruttando il software Pasimodo, sviluppato per simulazioni di sistemi di particelle. I risultati sperimentali e numerici sono, infine, confrontati e criticamente discussi.
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Abstract
Particle dampers (PDs) are passive means of energy dissipation which consist in an enclosure partially ?lled with particles of a certain size, shape and material. Relative motion is brought inside the PD through momentum transfer between the primary vibrating structure and the granular media and viceversa. This relative motion induces contacts and friction among particles and their surroundings, leading to energy dissipation Previous studies presented the ineffectiveness of a PD under low vibration amplitudes. One way to overcome this shortcoming is suggested by combining a liquid and a solid filling. However, an added liquid increases the (otherwise low) temperature dependance of PDs, which in turn makes them less applicable in extreme conditions. The idea of placing rigid obstacles inside the PD enclosure has already been used to break collective solid particle motion and thereby inducing more energy dissipation. In this work another way is investigated to increase damping of conventional PDs, especially under low vibration amplitude, by deliberately introducing rigid obstacle grids. It was seen in some preliminary experiments that, through the introduction of an obstacle grid, an increased disorder can be brought to the particle motion, leading to more effective collisions and hence more energy dissipation. It is expected, that the cell size of such grids would have a significant effect on the amount of disorderliness brought to the solid particle motion. In this work the .STL format will be used to describe the grid geometry and manufacture them exploiting an SLA 3D printer for the experiments. For a better understanding of the system a simulation model has been developed and calibrated in order to predict the PD behaviour under different loading conditions. The simulation part has been entirely realized using the particle-based software Pasimodo, exploiting a Discrete Element Method (DEM) scheme. The results are then compared and critically analyzed.
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