یک سیلندر برش‌خوردهٔ موتور بنزینی، پیستون، سوپاپ‌ها و جرقه را در چهار کورس چرخه نشان می‌دهد. دانش‌آموزان سرعت موتور و پیش‌زنی جرقه را تغییر میدهند و کورس، زاویهٔ چرخه، فشار سیلندر و وضعیت سوپاپ‌ها را دنبال می‌کنند.
—
دمپر جرم تنظیمشده آسمانخراش
دربارهٔ این شبیه‌سازی
دمپر جرم تنظیمشده آسمانخراش، دینامیک سازه و مهندسی زلزله را در کنار هم روی یک میز لرزش لرزه‌ای سه‌بعدی قرار می‌دهد. در سمت چپ یک قاب مرجع 9 طبقه محافظت‌نشده قرار دارد؛ در سمت راست یک برج یکسان مجهز به مهاربندی ضربدری X فولادی، یاتاقان‌های جداسازی پایه پی اختیاری، و یک دمپر آونگ جرم تنظیمشده (TMD) طلایی غول‌پیکر الهام‌گرفته از کره 660 تنی تایپه 101 قرار دارد. وقتی لغزنده فرکانس زمینلرزه با فرکانس طبیعی ساختمان f₀ = 1.20 Hz (نسبت رزونانس f/f₀ = 1.00) مطابقت پیدا میکند، برج محافظت‌نشده به شدت به درون نوسان تنش بالای قرمز شلاق می‌زند، در حالی که TMD طلایی خارج از فاز با سقف نوسان میکند تا انرژی جنبشی را جذب کرده و نوسان را نزدیک به نصف کاهش دهد.
دانش‌آموزان چه چیزهایی را می‌توانند کاوش کنند
- فرکانس زمینلرزه را روی 1.20 Hz (رزونانس دقیق f/f₀ = 1.00) نگه دارید و خوانش نوسان سقف برج برهنه را در مقایسه با برج محافظت‌نشده مقایسه کنید.
- دمپر جرم تنظیمشده (TMD) را در طول رزونانس خاموش کنید تا ببینید هر دو برج به طور یکسان در خطر نوسان می‌کنند، سپس TMD را دوباره روشن کنید تا تماشا کنید کره طلایی حرکت را میرا میکند.
- یاتاقان‌های جداسازی پایه را در پی برج سمت راست روشن کنید تا ساختمان را از لرزش زمین با فرکانس بالا جدا کنید.
- کره TMD طلایی را با ماوس یا انگشت خود به پهلو بکشید و رها کنید تا ببینید آونگ چگونه تکانه را با طبقات بالایی منتقل میکند.
- روی میز لرزش زمینلرزه یا هر یک از برج‌ها کلیک کنید تا یک پالس شوک موج P ناگهانی را فعال کنید و مقایسه کنید که هر برج با چه سرعتی مستقر میشود.
اهداف یادگیری
- 1توضیح دهید چرا رزونانس مکانیکی زمانی رخ می‌دهد که فرکانس زمین زمینلرزه f با فرکانس طبیعی ساختمان f₀ مطابقت پیدا میکند.
- 2توضیح دهید که چگونه یک دمپر جرم تنظیمشده (TMD) تنظیمشده روی f₀ خارج از فاز با سازه نوسان میکند تا انرژی ارتعاشی را اتلاف کند.
- 3دو استراتژی محافظت لرزه‌ای را مقایسه کنید: دمپرهای جرم تنظیمشده در سقف در مقابل یاتاقان‌های جداسازی پایه در پی.
- 4ارزیابی کنید که چگونه بزرگی زلزله و نسبت فرکانس f/f₀ بر رانش و ایمنی سازه تأثیر می‌گذارند.
پرسش‌هایی که معلم‌ها می‌پرسند
یک دمپر جرم تنظیمشده (TMD) چگونه از یک آسمانخراش محافظت میکند؟
یک دمپر جرم تنظیمشده یک آونگ سنگین یا جرم فنردار است که در نزدیکی بالای یک آسمانخراش معلق است و روی فرکانس نوسان طبیعی ساختمان f₀ تنظیم شده است. وقتی امواج باد یا زمینلرزه ساختمان را به سمت چپ هل میدهند، اینرسی باعث میشود دمپر ~90 درجه عقب بماند و به سمت راست بکشد، و بسیاری از نوسان را خنثی کند.
چرا رزونانس (f / f₀ = 1.00) در طول زمینلرزه بسیار خطرناک است؟
هر ساختمانی دارای یک دوره نوسان طبیعی است که توسط ارتفاع، جرم و سختی آن تعیین میشود. وقتی امواج زمین با آن ریتم دقیق هل میدهند، هر چرخه انرژی را در فاز با نوسان موجود اضافه میکند، و جابه‌جایی سقف را چندین برابر بزرگتر از خود حرکت زمین تقویت میکند.
الهام‌بخش دنیای واقعی برای کره طلایی در شبیه‌سازی چیست؟
تایپه 101 در تایوان میزبان یک کره آونگ فولادی طلایی معروف 660 متریک تنی است که بین طبقات 87 و 92 معلق است. برای بازدیدکنندگان قابل مشاهده است، و نوسان ساختمان ناشی از طوفان‌ها و زلزله‌ها را تا 40٪ کاهش می‌دهد.
یاتاقان‌های جداسازی پایه چه تفاوتی با یک دمپر سقف دارند؟
به جای جذب نوسان در بالا، ایزولاتورهای پایه لاستیکی-سربی لمینت‌شده بین پی و زمین قرار می‌گیرند. آن‌ها تکیه‌گاه را انعطاف‌پذیر می‌کنند، و فرکانس طبیعی ساختمان را به زیر باند انرژی اصلی زمینلرزه منتقل می‌کنند تا زمین در زیر ب لغزد در حالی که برج تقریباً ثابت می‌ماند.
این شبیه‌سازی را جاسازی کنید
آن را در LMS، وبلاگ یا وب‌سایت کلاس خود قرار دهید — رایگان.
<iframe src="https://kiwibee.io/fa/simulations/earthquake-tuned-mass-damper-3d-simulation/embed" title="دمپر جرم تنظیمشده آسمانخراش | KiwiBee" loading="lazy" allowfullscreen style="width:100%;height:min(70vh,620px);min-height:420px;border:0;border-radius:16px"></iframe>کاوش را ادامه دهید
مدل‌های تعاملی علمی بیشتر
سد، لولهٔ فشار و توربین به‌صورت سه‌بعدی نشان داده شده‌اند. دانش‌آموزان میزان باز بودن دریچه و سطح آب، یعنی هد، را تغییر میدهند و جریان آب، سرعت آب در لولهٔ فشار، توان الکتریکی و انرژی روزانه را می‌خوانند.
—
یک منجنیق قرون وسطایی بازویش را در سه‌بعدی تاب می‌دهد و سنگی را پرتاب میکند. دانش‌آموزان جرم وزنهٔ مقابل، نسبت بازو و زاویهٔ رهاسازی را تغییر میدهند، «شلیک!» را فشار میدهند و سرعت رهاسازی، برد و زمان پرواز را می‌خوانند.
—
A 3D pocket cube with colored faces sits on screen. Students drag across a face to turn a layer, press Scramble to mix it, and try to solve it while the move counter and timer run.
—
یک شبکهٔ عصبی کوچک با سه ورودی، دو لایهٔ پنهان هرکدام با پنج نورون و دو خروجی، به‌صورت سه‌بعدی ترسیم شده است. دانش‌آموزان نوارهای لغزان ورودی را جابه‌جا می‌کنند و تغییر رنگ نورون‌ها، وزن اتصال‌ها و دو خروجی را تماشا می‌کنند.
—
علم تعاملی را به کلاس خود بیاورید
فضای کاری رایگان معلمان KiwiBee برنامه‌ریزی درس، کاربرگ‌ها، ابزارهای کلاسی و دفتر نمره را یک‌جا گرد هم می‌آورد.
رایگان شروع کنید و اولین کلاس خود را بسازید
خانه
همهٔ راهکارها
قیمتگذاری
درباره ما
KiwiBee برای سازمانهای غیرانتفاعی
رویدادها و وبینارها
برای سازمانهای بزرگ
برای مدرسهها
برای مراکز
برای سرپرستان تیم
برای معلمان
هوش مصنوعی و منابع
منابع
کاربرگهای قابل چاپ
بستههای درس
شبیهسازیهای تعاملی
ابزارهای معلم
استودیوی هوش مصنوعی
ایدهها و پژوهش