Respuesta de impacto de aislantes anti vibratorios con histéresis usando el modelo de Bouc-Wen

• Diego Francisco Ledezma-Ramírez ^[1] ; Pablo Ernesto Tapia-González ^[1] ; Martín Castillo-Morales ^[1]
  1. [1] Universidad Autónoma de Nuevo León

     Universidad Autónoma de Nuevo León

     México

     
• Localización: Ingeniería, investigación y tecnología, ISSN 1405-7743, ISSN-e 2594-0732, Vol. 20, Nº. 1, 2019
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Shock response of vibration isolators with hysteresis using the Bouc-Wen model
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• Resumen
  • español

    Los aislantes anti vibratorios usados para reducir y controlar la respuesta de impacto suelen presentar propiedades no lineales a causa de los altos niveles de deformación, de su configuración geométrica y materiales. En particular, los aislantes basados en materiales visco elásticos y los resortes construidos usando cables de acero son notables por sus propiedades no lineales. Además, al ser sometidos a cargas cíclicas forman lazos de histéresis en su curva fuerza deformación. Sin embargo, el estudio de la respuesta de impacto se ha limitado a modelos que estudian las propiedades no lineales de forma independiente, o bien, que omiten el efecto del amortiguamiento. Por esta razón, este trabajo presenta un análisis de la respuesta de impacto considerando el modelo de Bouc-Wen para sistemas con histéresis. Este modelo es ampliamente usado para representar lazos de histéresis causados por efectos no lineales en amortiguamiento y rigidez. Se discuten los trabajos más relevantes y se presentan antecedentes breves sobre la respuesta al impacto y el modelo de Bouc-Wen. Posteriormente, se presentan resultados teóricos analizando y discutiendo la respuesta de impacto absoluta y relativa, para finalmente investigar el efecto del incremento de la amplitud de entrada en la respuesta del sistema. Se concluye que bajo ciertas circunstancias las propiedades no lineales pueden resultar benéficas para el diseño de aislantes de alto rendimiento para ambientes extremos.

  • English

    Vibration isolators are used to reduce and control shock response and usually present nonlinear stiffness and damping properties due to the high deformation levels and their geometric and material properties. In particular, viscoelastic isolators, and springs built from steel wires and ropes are notorious for their nonlinear properties. Moreover, when they are subjected to cyclic loading, they experience hysteresis. The Bouc-Wen model of hysteresis is widely used for representing the dynamic behaviour of nonlinear systems and structures under cyclic loading, as it can reproduce a variety of softening and hardening hysteresis loops by proper selection of its parameters. However, the study of shock response on these isolators is limited to studies of the nonlinear properties separately, or without considering damping. As a result, this work presents an analysis of the theoretical shock response using the Bouc-Wen model, focusing on hardening and softening stiffness. The most recent works are briefly discussed and a short background on shock isolation and the Bouc-Wen model is presented. Then, the absolute and relative responses under shock inputs are studied, as well as the effect of the input amplitude. It is concluded that under certain circumstances, the nonlinear properties can be beneficial for the further design of high performance shock isolators for extreme environments.