حل کامپیوتری (عددی) رفتار هیسترزیس ستونهای I شکل و ستونهای بست دار
لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه:199
پاﻳان نامه برای درﻳافت درجه کارشناسی ارشد(M.Sc.)
گراﻳﺶ سازه
فهرست مطالب :
فصل اول
خلاصه
مقدمه
رفتار خمیری ( پلاستیک)1-1- مقدمه 1-2- آزمایشهای مبنائی
1-2-1- آزمایش کشش
1-2-2- نمودار تنش حقیقی- کرنش حقیقی
1-2-4- اثرات نرخ کرنش و دما
1-2-5- اثر فشار هیدرواستاتیک عدم قابلیت تراکم
1-2-6- فرضی نمودن نمودارهای تنش و کرنش مدلهای
دینامیکی و سینماتیکی
1-2-7- معادلات فرضی برای منحنی‌های تنش و کرنش
1-3- معیار برای تسلیم
1-3-1-مقدمه
1-3-2- مثالهائی از معیارهای تسلیم.
1-3-3- سطح تسلیم - فضای تنشها یک وسترگارد
1-3-4- پارامتر تنش لود – اثبات عملی معیارهای تسلیم
1-3-5- سطوح تسلیم ثانوی- بارگزاری و باربرداری
فصل دوم
خلاصه ای از نرم افزار ABAQUS
2-2- آشنایی با نرم افزار ABAQUS
2-2-1-مقدمه:
2-2-3- Abaqus/ CAE
2-2-4- ایجاد یک مدل آنالیز ساده
2-2-5- بررسی انواع مسائل غیر خطی در نرم افزار ABAQUS
2-2-6- تحلیل غیرخطی در ABAQUS
فصل سوم
رفتار هیسترزیس ستونهایI شکل
3-1-اصول فلسفه طراحی لرزاه ای
3-1-1- مقدمه:
3-1-2- تحقیقات قبلی بر روی تیر ستونهای فولادی
3-1-3- مشخصه هائی که بر شکل پذیری تیر ستون موثرند
3-2- طراحی ستونهای نمونه:
3-2-1-توصیفات عمومی
ا3-2-2- شکل پذیری مورد نیاز در ستونها
3-2-3- مقادیر که توسط گروه تحقیقاتی NZNSEE پیشنهاد میگردد
3-2-4- محدودیت لاغری بال و جان که بوسیله NZNSEE پیشنهاد میگردد.
3-2-5- محدودیت لاغری بال و جان که توسط LRFD،AISC پیشنهاد میگردد.
3-2-6- جزئیات مقاطع ستونها
3-3- فرآیند آزمایش
3-3-1 نیرو و تغییر مکان
3-3-2- آزمایش ستونها
3-4- مشاهدات آزمایشگاهی و نتایج تجربی
3-4-1-مقدمه
3-4-2- مشاهدات پژوهش
3-4-3- عملکرد ستون نمونه اول
3-4-4-عملکرد ستون دوم
3-4-5- عملکرد ستون شماره سوم
3-4-6- عملکرد ستون شماره چهارم
3-4-7- عملکرد ستون شماره پنجم
3-4-8- عملکرد ستون ششم
3-4-9- عملکرد ستون هفتم
3-5- بحث در مورد نتایج آزمایشگاهی
3-5-1- جنبه های مباحثه در مورد نمونه های آزمایشگاهی و نتایج آنها
فصل چهارم
رفتارهیسترزیس ستون بست دار
4-1 تیرستونهای مشبک تحت بارهای متناوب
4-1-1 مقدمه
4-1-2 نمونه های آزمایش
4-1-3 عضو مشبک بست دار مرسوم
4-1-4 ستونهای مشبک با مقطع های دوبل ناودانی اصلاح شده
4-1-6 ستاپ آزمایش و تاریخچه بارگذاری
4-1-7 تاریخچه بارگذاری به صورت تعییرمکان
4-2 رفتار کلی نمونه ها
4-2-1 نمونه DC1C
4-2-2 نمونه DC1M
4-2-3 نمونه DC2M
4-2-4 نمونه DC1MB
4-2-5 نمونه DC2MB
4-3 نتایج آزمایش
4-3-1 پاسخ نیروی جانبی – تغییر مکان جانبی
4-4- مقایسه رفتار هیسترزیس نمونه ستون I شکل سوم با ستون بست دار معادل آن
فصل پنجم
نتیجه گیری
چکیده :
فصل اول
رفتار خمیری ( پلاستیک)
علم مربوط به مطالعه و بحث و تحقیق درباره خاصیت خمیری اجسام (پلاستیسیته) را میتوان بدو قسمت متمایز از یکدیگر بترتیب زیر تقسیم کرد:
- حالتی که کرنشهای خمیری در حدود یا نزدیک کرنشهای ارتجاعی میباشد و بهمین علت میگویند که جسم در حالت ارتجاعی خمیری یا الاستوپلاستیک قرار دارد.
- حالتی کرنشهای خمیری با مقایسه کرنشهای ارتجاعی خیلی بزرگ بوده و در نتیجه میتوان از گرنشهای ارتجاعی در مقابل کرنشهای خمیری صرفنظر کرد.
حالت اول بیشتر برای مهندسین محاسب و طراح در انجام محاسبات ساختمانهای فلزی و سازه‌ها، موشکها، ماشنیها، دستگاههای مکانیکی و نظایر آنها بکار میرود و بحث و تجزیه و تحلیل مسائل مربوط بحالت ارتجاعی خمیری بدون استفاده از کامپیوتر امکان‌پذیر نیست و از سالهای 1960 ببعد شروع به حل این مسائل با استفاده از کامپیوتر گردید.
حالت دوم بطور کلی برای مهندسین تولید جهت طرح ماشینها و دستگاههای نورد، کشیدن سیمها و حدیده‌کاری، چکش‌کاری، تزریق فلزات، فرم دادن قطعات و ایجاد تغییر شکل دائمی در آنها قابل استفاده است.
تاریخ علم حالت خمیری از سال 1864 که ترسکا (TRESCA) نتایج کارهای خودش را درباره سنبه زنی و حدیده کاری و تزریق منتشر کرد شروع می‌شود. او در این موقع با آزمایشهائی که انجام داد مبنای تسلیم را بوسیلة فرمول نشان داد. چند سال بعد با استفاده از نتایج ترسکا، سنت و نانت (SAINT-VENANT) ولوی (LEVY)پایه‌های تئوری جدید حالت خمیری را بیان کردند. برای 75 سال بعدی پیشرفت خیلی کند و ناهموار بود، گر چه کمک مهمی توسط فن میسز و هنکی (HENCKY) ، پراند تل (PRANDTL )و سایرین شد، تقریباً فقط از سال 1945 بود که نظریة یک شکلی پدیدار گشت. از آن موقع کوششهای متمرکزی بوسیله بسیاری از پژوهندگان انجام گرفت که با سرعت زیادی به پیش میرود. خلاصة تاریخچة پژوهشگران بوسیلة هیل (HILL) و وسترگارد (WESTERGAARD) بنحو شایسته‌ای بیان شده است.
نظریه‌های خمیری به دو دسته تقسیم میشوند: نظریه‌های فیزیکی و نظریه‌های ریاضی. نظریه‌های فیزیکی در پی آنستکه علت جاری شدن خمیری فلزات را در یابد. وقتیکه مصالح از نقطة نظر میکروسکپی دیده شود، کوشش این است که معلوم گردد برسراتمها- کریستالها و دانه‌های مصالحی که در حالت جریان خمیری میباشد چه می‌آید. نظریه‌های ریاضی از طرف دیگردر طبیعت بصورت حادثة منطقی به موضوع توجه کرده سعی میکند که آنرا فرمول بندی نموده و در حالت بزرگ و مرئی بشکل قابل استفاده در آورد بدون اینکه بطور عمیق به مبناهای فیزیکی توجه داشته باشد. امید احتمالی البته این است که بالاخره ایندو نظریه یکی شده و حالت و وضع مصالح را در حالت خمیری تعیین نموده و مبنائی برای استفاده هر عملی به مهندسین بدهد. در این بخش بیشتر روی فرضیه‌های ریاضی اقدام شده است طوریکه این فرضیه‌ها از نوع فیزیکی کاملاً متمایز است. فرضیه‌های فیزیکی توسط فیزیکدانها مخصوص فیزیکدانهای حالت جامد مورد بحث و مطالعه واقع می‌شود.
بحث دربارة حالت جریان خمیری در فلزات بصورت زیر از طریق درک مستقیم انجام می‌شود: هرگاه نواری از فولاد در نظر گرفته شود که یک طرف آن درگیره‌ای ثابت شده و بطرف دیگرش نیروی خمشی وارد آید، طرف آزاد خم میگردد. اگر مقدار نیروی وارده زیاد نباشد وقتی نیرو برداشته شود انتهای آزاد نوار بحالت اولیه برگشت خواهد یافت طوریکه هیچگونه تغییر شکل محسوس در نوار باقی نمی‌ماند. هرگاه نیروی وارد به انتهای آزاد بزرگ باشد پس از برداشت نیرو دیگر جسم بحالت اول بر نمی‌گردد ومقداری از تغییر شکل در آن بطور دائم خواهد ماند و گفته می‌شود که تغییر شکل خمیری در جسم ایجاد گردیده است. منظور ما این نیست که معلوم کنیم چرا تغییر شکل خمیری در جسم تولید شده است بلکه می‌خواهیم تعیین کنیم که از نظر عوامل وارد بجسم مانند تنشها- کرنشها- و بارها چه پدیده‌هائی در جسم بوجود آمده است.
بطور خلاصه، حالت خمیری عبارتست از خاصیت اجسام سخت وقتی که تحت اثر بارهای خارجی تغییر شکل دائمی در آنها ایجاد شود، حالت ارتجاعی یا الاستیسیته عبارتست از خاصیت جسم سخت که تغییر شکل حاصله در آنها با برداشتن بار از بین رفته و بشکل اول برگشت پیدا کند. در حقیقت تعریف اجسام ارتجاعی کاملاً تصوری میباشد زیرا اجسام طبیعی پس از برداشت نیروهای وارده کم و پیش مقداری از تغییر شکل را در خود نگه‌میدارد و لو میزان نیروی موثر آنها کم باشد.
برای چنین اجسام ارتجاعی مقدار تغییر شکل تولید شده بقدری کم است که در اثر بارهای کوچک قابل اندازه‌گیری نیست. بنابراین نظریة پلاستیسیته در حالاتی بکار برده می‌شود که بارهای وارد جسم بمقداری باشد که تغییر شکلهای دائمی حاصله در جسم قابل اندازه‌گیری باشد.
نظریة حالت خمیری اجسام را میتوان به دو قسمت تقسیم کرد. در یک قسمت عملیات تغییر فرم دادن فلزات مانند چکش‌کاری- حدیده‌کاری- تزریق- نورد‌کاری و غیره بررسی می‌شود که در آنها تغییر شکلهای خمیری (پلاستیکی) به مقدار زیاد مشاهده می‌شود.برای این نوع مسائل میتوان از کرنشهای ارتجاعی صرفنظر کرد و فلز را میتوان خمیری کامل فرض نمود. در قسمت دیگر دسته‌ای از مسائل قرار می‌گیرد که مقدار کرنشهای خمیری در مقابل کرنشهای ارتجاعی کوچک است این قسمت یا نوع دوم از کرنشها برای طراحان ماشینها و محاسبان سازه‌ها در درجه اول اهمیت است. با توجه فراوانی که اخیراً روی تقلیل وزن هواپیما- موشکها- کشتی‌های فضائی و نظایر آنها بکار میرود دیگر طراحان این دستگاهها نمی‌توانند ضرائب اطمینان را در سطح بالا در نظر بگیرند و میباید که حداکثر نسبت بار به وزن را در محاسبات بدست آورند. این نوع محاسبه مطمئناً در ناحیة پلاستیک انجام خواهد شد. حتی در موارد استعمال سادة صنعتی رقابت شدیدی روی کاربرد مصالح و بازده بالاتر وجود دارد.
1-2- آزمایشهای مبنائی
در این بخش نتایج بعضی آزمایشهای مبنا روی فلزات نشان داده شده است منحنی تنش- کرنش در مورد کشش که اساس تئوری پلاستیسیته میباشد بطور تفصیل آمده است. اثر بارگزاری معکوس- نرخ کرنش، دما و فشار هیدرواستاتیک بطور خلاصه بحث شده است. منحنی‌های تصویری تنش- کرنش و نمونه‌های متعدی از مصالح و عمل آنها در آزمایشها شرح داده شده است.
1-2-1- آزمایش کشش
ساده ترین و عمومی ترین آزمایشها که مهمترین آنها نیز میباشد، آزمایش کشش ساده است. یک نمونة استوانه‌ای شکل که در شکل 1-1 نشان داده شده است در داخل ماشین قرار داده می‌شود، بار بتدریج اضافه می‌شود، تغییرات میزان بار وارده در مقابل تغییر طول علامت گزارش شده روی نمونه و کم شدن قطر آن یادداشت می‌شود. نوع عمومی نمودار تنش در مقابل کرنش در شکل 2-1 نشان داده شده است.
تنش اسمی که عبارت از بار وارده بر سطح مقطع اولیة نمونه است در مقابل کرنش قراردادی که همان کرنش مهندسی نامیده می‌شود رسم شده است. کرنش مهندسی (قراردادی) عبارتست از مقدار اضافه طول تقسیم بر طول اولیه علامت گزاری شده در روی نمونه تنش اسمی را میتوان بوسیلة رابطة زیر نشان داد.
و کرنش مهندسی (قراردادی) توسط رابطة زیر نشان داده می‌شود:
(2-1)
در شروع ملاحظه می‌شود که رابطة بین تنش و کرنش خطی است. این قسمت خطی تا نقطة A ادامه می‌یابد که به حد تناسب معروف است. در این ناحیه است که تئوری خطی ارتجاعی با استفاده قانون هوک معتبر است.
و...
