Studio di un assorbitore isteretico per la mitigazione delle vibrazioni strutturali

La mitigazione delle vibrazioni rappresenta uno dei problemi di principale interesse nel campo dell’ingegneria civile e meccanica. Dopo il contributo di Den Hartog, sui tuned mass dampers viscoelastici, negli ultimi anni sono state proposte differenti soluzioni, in particolare l’impiego di un collegamento nonlineare tra il sistema principale e la massa aggiunta. Questa nonlinearità, che si manifesta con la rigidezza e lo smorzamento dipendenti dall’ampiezza dell’oscillazione, può essere realizzata, ad esempio, mediante isteresi della forza di richiamo del dispositivo. Come recentemente mostrato da diversi autori, l’isteresi può favorire l’insorgere di particolari fenomeni nonlineari, che producono effetti vantaggiosi nel campo della mitigazione delle vibrazioni. Focalizzando l’attenzione su tale aspetto, nella Tesi ci si propone di indagare, attraverso indagini numeriche e sperimentali, l’efficacia di un assorbitore isteretico di vibrazioni (Hysteretic Vibration Absorber - HVA) ottimizzato per mitigare le vibrazioni delle barriere antirumore su linee ferroviarie dell’alta velocità. Queste strutture, soggette a problemi di fatica, causati dal continuo transito ferroviario, potrebbero, dunque, beneficiare di un intervento di mitigazione. La strategia proposta prevede l’impiego di un assorbitore isteretico, in condizioni di risonanza interna (1:1), modellato attraverso il legame di Bouc-Wen. I parametri ottimali impiegati nella progettazione sono quelli di un assorbitore viscoelastico (VTMD) determinati attraverso la metodologia di Den Hartog. A causa della natura nonlineare del collegamento, la progettazione ha tenuto conto del livello di intensità della forzante, calibrando i parametri al fine di garantire il raggiungimento di prestazioni ottimali nel campo di spostamenti atteso sotto la forzante del treno. La realizzazione dell'assorbitore ha previsto l’impiego di diverse tipologie di dispositivi isteretici (gomma o cavi), caratterizzati attraverso test di laboratorio; sulla base dei dati sperimentali si identificano i parametri ottimali del modello di Bouc-Wen. L’efficacia del dispositivo realizzato è valutata attraverso analisi numeriche e sperimentali su un prototipo, rappresentativo della barriera, con la forzante del treno e le oscillazioni libere.