تخميد بالطبقات المقيدة

\[G^* = G'(1 + i\eta)\]

وعلى صعيد آخر، حيث يمثل الجزء الحقيقي \(G'\) معامل التخزين (ويصف المرونة)، بينما يعكس الجزء التخيلي \(i\eta\) مقدار التبديد (الفقد اللزج). وقد طوّر Ross وKerwin وUngar (نموذج RKU) من أوائل النماذج التحليلية لحساب معامل الفقد الفعال لنظام ثلاثي الطبقات، بالاعتماد على نسب سماكة الطبقات وصلابتها النسبية. وبصفة عامة، تزداد فعالية التخميد كلما زادت نسبة سماكة الطبقة المقيدة إلى سماكة البنية الأساسية، حتى حد معين تتضاءل بعده الفائدة الإضافية.

من جانب آخر، ويُعد توزيع مادة التخميد وسماكة الطبقات من متغيرات التصميم المهمة، إذ يمكن تحسين أداء التخميد من خلال اختيار خصائص الطبقات وتوزيعها بما يتناسب مع أنماط الاهتزاز المطلوبة. وقد استُخدمت طرائق التحسين العددي، ومنها تحسين الطوبولوجيا، لزيادة عامل الفقد النمطي في الألواح المزودة بطبقات مقيدة للتخميد.

التطبيقات

علاوةً على ذلك، الألواح الجبسية المقواة في البناء لتقليل الضوضاء والاهتزازات.

وفي السياق ذاته، تُستعمل تقنية التخميد بالطبقة المقيدة في مجالات متعددة، منها:

وعلى صعيد آخر، الصناعات الفضائية والطيران للتحكم في اهتزازات هياكل الطائرات والمركبات الفضائية.

• صناعة السيارات لتقليل الاهتزازات والضوضاء في الهياكل والألواح المعدنية.
• المعدات الصناعية والآلات الدوارة لتحسين الاستقرار وتقليل التآكل.
• انظر كذلك
• تخميد
• لزوجة مرنة
• اهتزاز
• هندسة ميكانيكية
• مادة مركبة
• عزل صوتي

مبدأ العمل

إضافةً إلى ذلك، وتتميز هذه الطريقة عن التخميد بطبقة حرة، الذي تُثبت فيه المادة اللزجة المرنة مباشرةً على سطح البنية من دون طبقة مقيدة. وفي حالة الطبقة المقيدة، يكون تشوه القص في المادة اللزجة المرنة هو الآلية الرئيسية لتبديد الطاقة، ولذلك يمكن تحقيق مستويات مرتفعة من التخميد في البنى الرقيقة والخفيفة.

وعلى صعيد آخر، يتكون نظام التخميد بالطبقة المقيدة بصورة أساسية من طبقة أو بنية أساسية، وطبقة من مادة لزجة مرنة، وطبقة مقيدة أكثر صلابة. تُثبت الطبقات معًا بحيث تحد الطبقة المقيدة من حركة المادة اللزجة المرنة. وعندما تنثني البنية أو تهتز، ينشأ تشوه قصّي في الطبقة اللزجة المرنة، فتبدد الطاقة الميكانيكية للاهتزاز داخل المادة على هيئة حرارة.

المواد واختيارها

ومن ناحية أخرى، تعتمد فعالية النظام على عدة عوامل، منها سماكة الطبقة اللزجة المرنة والطبقة المقيدة، وصلابة المواد، وخصائص المادة اللزجة المرنة، إلى جانب تردد الاهتزاز ودرجة الحرارة. وتُظهر المواد اللزجة المرنة اعتمادًا ملحوظًا لخصائصها الميكانيكية، ومنها معامل القص ومعامل فقد الطاقة، على كل من درجة الحرارة والتردد؛ ولذلك ينبغي أخذ ظروف التشغيل في الاعتبار عند تصميم نظام التخميد.

وفي السياق ذاته، يُعبَّر عن أداء التخميد كميًا باستخدام معامل الفقد النظامي (η)، الذي يقيس نسبة الطاقة المبددة إلى الطاقة المخزنة خلال دورة اهتزاز واحدة. ويعتمد هذا المعامل على معامل القص المركب للمادة اللزجة المرنة (G*)، الذي يُكتب عادة على الصورة:

وعلى صعيد آخر، تُختار الطبقة اللزجة المرنة بحيث تمتلك قدرة مناسبة على تبديد الطاقة، بينما توفر الطبقة المقيدة الصلابة اللازمة لإحداث تشوه القص في مادة التخميد. ويمكن أن تتكون الطبقات المقيدة من مواد معدنية أو مواد مركبة أو غيرها من المواد الإنشائية الصلبة.