کنترل ارتعاشات سکوی دریایی ثابت فولادی با استفاده از میراگر آلیاژ حافظه‌دار

عمر مفید و سلامت سکوهای دریایی ثابت فولادی متاثر از میزان ارتعاشات دائمی وارده توسط نیروهای ناشی از وزش باد و برخورد امواج دریا است. حرکت‌های رفت و برگشتی سکو و عرشه روی آن، خستگی سازه و اتصالات را به همراه داشته و باعث اختلال در عملکرد تجهیزات، تاسیسات حفاری و همچنین بهره‌برداری از سکو می‌شود. بنابراین، هدف اصلی این تحقیق کنترل ارتعاشات سکوی دریایی ثابت فولادی با استفاده از میراگرهای آلیاژ حافظه‌دار است. آلیاژهای حافظه‌دار دارای دو ویژگی حافظه‌داری و فوق ارتجاعی بوده و به عنوان میراگر گزینه بسیار مناسبی محسوب می‌شوند. در این نوع آلیاژها، تبدیلات ساختاری کریستال‌ها از فاز آستنیت به فاز مارتنزیت و برعکس، با اتلاف و استهلاک انرژی همراه است. در این تحقیق یک سکوی دریایی مجهز به میراگرهای آلیاژ حافظه‌دار، به ارتفاع 90متر و در آبی به عمق 80متر، به‌صورت سیستم چندین درجه آزادی جرم متمرکز مدل‌سازی شده و تحت تاریخچه زمانی بار امواج دریا تحلیل شده است. برای حل دستگاه معادله دیفرانسیل حاکم بر ارتعاش سیستم و مدل‌سازی رفتار چرخه‌ای آلیاژ حافظه‌دار، به ترتیب از روش انتگرال‌گیری مستقیم و مدل چرخه‌ای ایده‌آل چندخطی استفاده شده است. مقایسه پاسخ‌های دینامیکی سکو در دو حالت با و بدون میراگر آلیاژ حافظه‌دار، 42% کاهش تغییر مکان عرشه، 62% کاهش شتاب عرشه و همچنین 32% کاهش نیروی برشی تراز پایه سکو را نشان داده است.

Vibration Control of Steel Jacket Platform through Shape Memory Alloys Damper

Service life and safety of a steel jacket platform is influenced by vibrations generated by environmental loads, waves and winds. Vibrations of the structure and deck may cause fatigue in the structural elements and joints. Also may disrupt the operation of the drilling equipment and facilities as well as the operation of the platform. Therefore, the main aim of this research is to control the vibrations of the steel jacket platform through shape memory alloys dampers. Shape memory alloys have two important properties of shape memory as well as superelastic behavior and are quite suitable for damping applications. In these alloys, crystal structures transition from the austenite to the martensite phase, and vice versa are accompanied by the energy dissipation. In this research, a 90m steel jacket structure equipped with SMA dampers installed in 80m water depth has been modeled as a multidegreeoffreedom system and analyzed under the time history of wave loads. For solving the differential equations of system vibration and modeling the hysteresis behavior of the shape memory alloys elements, the direct integration alpha method and multilinear idealized constitutive model have been used, respectively. Jacket platform equipped with the shape memory alloys dampers shows the better result with 42% reduction in deck displacement, 62% reduction in deck acceleration and 32% reduction in shear force of platform base.