Investigations on the performance of a liquid column damper (LCD) with different orifice diameter ratios

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Abstract

An experimental investigation was carried out of the influence of the orifice in a liquid column damper (LCD) in changing the vibration-suppression characteristics of a structure subjected to earthquake excitations. An analytical solution has been presented for the transfer function of the maximum displacement of the structure, modelled as a single-degree-of-freedom (SDOF) system, with applied harmonic base motion. A standard equivalent linearization technique has been employed to cater for the nonlinear damping of the orifice in the LCD. The experimental results are validated. The performance of the orifice has been evaluated through the experimental testing of various base displacement amplitudes and frequencies. An SDOF system was built on a platform capable of generating sinusoidal excitations of predefined input frequencies and displacements. An LCD was also built with the ability to change its orifice size. Both theoretical and experimental results are plotted to examine and compare the performance of the LCD. It was observed that structural response may increase at off-resonant frequencies due to inappropriate selection of orifice ratios in some cases.

Une étude expérimentale est effectuée sur l'influence de l'orifice d'un amortisseur à colonne de liquide (LCD) sur le changement des caractéristiques de suppression des vibrations d'une structure soumise aux sollicitations par des ondes sismiques. Une solution analytique est présentée pour la fonction de transfert du déplacement maximum de la structure, modélisée sous forme d'un système à un seul degré de liberté (SDOF), avec un mouvement harmonique appliqué à la base. Une technique standard de linéarisation équivalente a été employée pour tenir compte de l'amortissement non linéaire de l'orifice du LCD. Les résultats expérimentaux sont validés. Le rendement de l'orifice a été évalué par des essais expérimentaux de mouvements de la base à diverses amplitudes et fréquences. Un système SDOF a été bâti sur une plateforme pouvant générer des sollicitations sinusoïdales à des fréquences et des mouvements prédéfinis. Un LCD offrant la possibilité de changer la dimension de son orifice a également été bâti. Les résultats expérimentaux et théoriques sont tracés afin d'examiner et de comparer le rendement du LCD. Nous avons observé que la réponse structurale peut augmenter à des fréquences non résonantes en raison d'un choix inapproprié des rapports d'orifices dans certains cas. [Traduit par la Rédaction]

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