Browsing by Author "Sternberg Cunchillos, Alan Phillip"

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    Multi-physics model of a magneto-rheological damper and experimental validation
    (2011) Sternberg Cunchillos, Alan Phillip; Llera Martin, Juan Carlos de la; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    Esta investigación tiene por objetivo entender, mediante simulación numérica, el comportamiento de disipadores MR de alta capacidad para aplicaciones sísmicas en edificios de altura. Un ejemplo de ello corresponde al disipador a escala reducida previamente desarrollado e instalado en el edificio Parque Araucano, hasta el último gran sismo del 27 de Febrero de 2010 en Chile. Más específicamente, modelos multi-físicos de elementos finitos se usan para investigar el comportamiento magnético y de la dinámica de fluidos de disipadores MR para reducir el costo de desarrollo y experimentación de nuevos diseños. En este modelo, el campo magnético es representado por las bien conocidas ecuaciones de Maxwell, mientras que la dinámica de fluidos está controlada por las ecuaciones de Navier-Stokes.En nuestra representación simplificada, ambos campos están acoplados mediante la viscosidad del fluido magneto-reológico a usar, la cual depende de la intensidad de campo magnético. Para probar su validez, el modelo FE aquí desarrollado fue usado para predecir el comportamiento experimental del disipador MR de 15 [ton], previamente sometido a una serie de ensayos pseudo-estáticos y dinámicos. Además, el modelo numérico es usado para el diseño de un nuevo disipador MR de alta capacidad, 97 [ton], cuyos ensayos experimentales iniciales se presentan en este documento.La fabricación de este disipador involucró diversos desafíos técnicos, como el uso de bobinas externas al cilindro y el confinamiento del flujo magnético en una trayectoria predefinida. Resultados numéricos y experimentales para el disipador MR de 15 [ton] muestran muy buena concordancia, lo que estimula el uso del modelo aquí propuesto. Las diferencias entre resultados numéricos y experimentales se deben principalmente al modelo elegido para la constitutiva fuerza-velocidad, el cual desprecia la compresibilidad del fluido. Finalmente, el modelo numérico fue también usado para desarrollar análisis paramétricos y de sensibilidad para parámetros críticos de diseño de un disipador MR.
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    Multiphysics behavior of a magneto-rheological damper and experimental validation
    (2014) Sternberg Cunchillos, Alan Phillip; Zemp, René; Llera Martin, Juan Carlos de la; Pontificia Universidad Católica de Chile, National Research Center for Integrated Natural Disaster Management
    This investigation deals with the design, manufacturing, and testing of a large-capacity MR damper prototype. The MR damper uses external coils that magnetize the MR-fluid as it moves out of the main cylinder through an external cylindrical gap. In its design, multi-physics numerical simulations are used to better understand its force-velocity constitutive behavior, and its eventual use in conjunction with tuned mass dampers for vibration reduction of high-rise buildings. Multi-physics finite element models are used to investigate the coupled magnetic and fluid-dynamic behavior of these dampers and thus facilitate the proof-of-concept testing of several new designs. In these models, the magnetic field and the dynamic behavior of the fluid are represented through the well-known Maxwell and Navier-Stokes equations. Both fields are coupled through the viscosity of the magneto-rheological fluid used, which in turn depends on the magnetic field strength. Some parameters of the numerical model are adjusted using cyclic and hybrid testing results on a 15 ton MR damper with internal coils. Numerical and experimental results for the 15 ton MR damper showed very good agreement, which supports the use of the proposed cascade magnetic-fluid model. The construction of the 97 ton MR damper involved several technical challenges, such as the use of a bimetallic cylinder for the external coils to confine the magnetic field within a predefined magnetic circuit. As it should be expected, test results of the manufactured MR damper show that the damping force increases with the applied current intensity. However, a larger discrepancy between the predicted and measured force in the large damper is observed, which is studied and discussed further herein. (C) 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.