Разработка терморасширяющегося материала на основе каучуков для вязкоупругого демпфера, обеспечивающего снижение риска аварий и катастроф от землетрясений
Another Title
Development of a thermally expanding rubber-based material for a viscoelastic damper that reduces the risk of accidents and catastrophes from earthquakes
Bibliographic entry
Юркин, Ю. В. Разработка терморасширяющегося материала на основе каучуков для вязкоупругого демпфера, обеспечивающего снижение риска аварий и катастроф от землетрясений = Development of a thermally expanding rubber-based material for a viscoelastic damper that reduces the risk of accidents and catastrophes from earthquakes / Ю. В. Юркин, Р. С. Рогожкин, Д. А. Варанкина // XII Форум вузов инженерно-технологического профиля Союзного государства : сборник научных трудов, г. Минск, 23–27 октября 2023 г. / Белорусский национальный технический университет ; редкол.: С. В. Харитончик, Д. Ф. Мезенцев, С. М. Дмитриев, Т. В. Матюшинец. – 2-е изд., доп. и перераб. – Минск : БНТУ, 2024. – С. 275-280.
Abstract
Землетрясения могут нанести значительный физический ущерб зданиям и инфраструктуре, что может серьезно повлиять на экономику. Для минимизации потерь разрабатываются различные методы защиты зданий. Разработки новых способов защиты зданий и сооружений от землетрясений становятся все более актуальными в свете роста числа катаклизмов во всем мире. В данной работе рассматриваются примеры перспективного и экономически целесообразного метода – использование систем пассивного рассеивания энергии с помощью ги- стерезисных и вязкоупругих демпферов. Первые включаются в работу только при сильных толчках землетрясений, вторые работают только при слабых толчках. В исследовании для более эффективного гашения вибраций предлагается объединить гистерезисные и вязкоупругие устройства для создания нового вида сейсмического демпфера, способного гасить колебания земли любой магнитуды. Целью работы является разработка терморасширяющегося вязкоупругого материала, предназначенного для размещения в полости между труб существующего гистерезисного демпфера. Описывается разработка материала с определенными динамическими механическими характеристиками, которыми он должен обладать для эффективного гашения вибраций. В процессе исследования определено влияние компонентов и проведена оптимизация полученного состава. Разработанные образцы подвергались прерывистым циклическим испытаниям и исследованиям на механическое растяжение. В результате работы разработан прототип терморасширяющегося вязкоупругого материала с требуемыми динамическими механическими характеристиками, такими как тангенс угла механических потерь, максимальная деформативность при разрыве и модуль сдвига при 100 % деформации. Уникальной особенностью материала является его способность терморасширяться. Доказана возможность создания гистерезисно-вязкоупругого демпфера данным методом в результате проведения испытаний материала в составе гистерезисного устройства.
Abstract in another language
Earthquakes can cause significant physical damage to buildings and infrastructure, which can severely impact the economy. To minimize losses, various methods of protecting buildings are being developed. The development of new ways to protect buildings and structures from earthquakes is becoming increasingly relevant in light of the growing number of disasters around the world. This paper discusses examples of a promising and economically feasible method as the use of passive energy dissipation systems using hysteresis and viscoelastic dampers. The former is activated only during strong earthquake shocks, the latter operate only during weak shocks. To more effectively dampen vibrations, the study proposes combining hysteresis and viscoelastic devices to create a new type of seismic damper capable of damping ground vibrations of any magnitude. The goal of the work is to develop a thermally expanding viscoelastic material intended for placement in the cavity between the pipes of an existing hysteresis damper. The development of a material with certain dynamic mechanical characteristics that it must possess for effective vibration damping is described. During the research, the influence of the components was determined and the resulting composition was optimized. The developed samples were subjected to intermittent cyclic tests and mechanical tensile tests. As a result of the work, a prototype of a thermally expanding viscoelastic material with the required dynamic mechanical characteristics, such as mechanical loss tangent, maximum strain at break and shear modulus at 100 % deformation, was developed. A unique feature of the material is its ability to expand thermally. The possibility of creating a hysteresis-viscoelastic damper using this method has been proven as a result of testing the material as part of a hysteresis device.