اتصال RWS با باز شوی بیضوی تحت بارگذاری سیکلی در آباکوس

معرفی پروژه

در این پروژه، یک اتصال خمشی جوشی با ناحیه کاهش‌یافته جان تیر و بازشوی بیضوی (Elliptical Reduced Web Section – E-RWS) در نرم‌افزار Abaqus مدل‌سازی شده و رفتار غیرخطی آن تحت بارگذاری چرخه‌ای بررسی می‌شود.

در این اتصال، یک بازشوی بیضوی در جان تیر ایجاد می‌شود تا ناحیه‌ای با مقطع کاهش‌یافته شکل بگیرد و تغییرشکل‌های غیرالاستیک از وجه ستون دور شوند. این پیکربندی به‌عنوان جایگزینی برای اتصال متداول تیر با ناحیه کاهش‌یافته بال و برش شعاعی (Radial-cut Reduced Beam Section – R-RBS) بررسی شده است. تمرکز اصلی بر رفتار چرخه‌ای و پایداری در برابر کمانش پیچشی جانبی است.

مدل عددی بر اساس مطالعه آزمایشگاهی ارائه‌شده در مقاله مرجع توسعه یافته است. برای ارزیابی دقت مدل، نتایج تحلیل Abaqus با نتایج آزمایشگاهی مقایسه می‌شوند.

معرفی مدل

مدل شامل یک اتصال تیر به ستون با ناحیه کاهش‌یافته جان تیر (RWS) و بازشوی بیضوی است.

اجزای مدل عبارت‌اند از یک تیر IPE270 و یک ستون IPB200. برای ایجاد ناحیه کاهش‌یافته، یک بازشوی بیضوی در جان تیر تعبیه شده است. همچنین، اجزای سازه‌ای موجود در نمونه آزمایشگاهی، شامل ورق‌های مضاعف‌کننده جان، ورق‌های پیوستگی و سخت‌کننده‌های تیر، در پیکربندی اتصال لحاظ شده‌اند.

خواص مواد، اندرکنش بین اجزا، شرایط مرزی، روش بارگذاری و تنظیمات تحلیل در Abaqus تعریف می‌شوند تا رفتار اتصال آزمایشگاهی بازتولید شود.

بارگذاری چرخه‌ای

برای بررسی رفتار لرزه‌ای اتصال E-RWS تحت چرخه‌های متوالی بارگذاری و باربرداری، از بارگذاری چرخه‌ای کنترل‌شده با جابه‌جایی استفاده می‌شود.

تاریخچه بارگذاری با استفاده از گزینه Amplitude در Abaqus تعریف می‌شود. سپس رفتار اتصال تحت چرخه‌های تکرارشونده بارگذاری و باربرداری تحلیل می‌شود.

در طول تحلیل غیرخطی، پاسخ نیرو و جابه‌جایی اتصال ثبت می‌شود.

پاسخ هیسترزیس

نتایج تحلیل Abaqus استخراج و پردازش می‌شوند تا منحنی هیسترزیس لنگر–چرخش (Moment–Rotation) اتصال به دست آید.

همچنین، با بررسی نتایج می‌توان افت مقاومت و سختی اتصال را با افزایش زاویه چرخش ارزیابی کرد. این افت عملکرد با گسترش کمانش موضعی و افزایش تغییرشکل‌های غیرالاستیک در ناحیه کاهش‌یافته ارتباط دارد.

اعتبارسنجی آزمایشگاهی

نتایج عددی حاصل از تحلیل Abaqus با نتایج آزمایشگاهی گزارش‌شده در مقاله مرجع مقایسه می‌شوند.

این مقایسه بر پاسخ هیسترزیس لنگر–چرخش و رفتار کلی سازه‌ای اتصال تحت بارگذاری چرخه‌ای تمرکز دارد.

مدل عددی بر اساس مطالعه آزمایشگاهی توسعه یافته است؛ بنابراین می‌توان نتایج Abaqus را با نتایج حاصل از آزمایش‌های انجام‌شده در آزمایشگاه ارزیابی و مقایسه کرد.

رفتار تغییرشکل و کمانش

نتایج Abaqus نشان می‌دهند که تغییرشکل‌های غیرالاستیک در ناحیه کاهش‌یافته اتصال E-RWS متمرکز می‌شوند. بازشوی بیضوی به انتقال ناحیه بحرانی تغییرشکل به دور از محل اتصال تیر به ستون کمک می‌کند و تمرکز تغییرشکل در نزدیکی وجه ستون را کاهش می‌دهد.

با افزایش بارگذاری چرخه‌ای، کمانش موضعی در بال تیر و در محدوده ناحیه کاهش‌یافته ایجاد می‌شود. با ادامه بارگذاری، تغییرشکل‌ها به جان تیر نیز گسترش می‌یابند و کمانش موضعی در هر دو بخش بال و جان افزایش پیدا می‌کند.

یکی از ویژگی‌های مهم اتصال E-RWS این است که کمانش موضعی و تغییرشکل‌های غیرالاستیک عمدتاً در ناحیه کاهش‌یافته موردنظر متمرکز می‌مانند و تغییرشکل قابل‌توجهی در نزدیکی اتصال تیر به ستون ایجاد نمی‌شود. این رفتار به محافظت از ناحیه اتصال کمک می‌کند و در عین حال، امکان تحمل تغییرشکل‌های غیرالاستیک را در ناحیه کاهش‌یافته تیر فراهم می‌سازد.

نتایج همچنین نشان می‌دهند که در مقایسه با اتصال متداول دارای ناحیه کاهش‌یافته بال با برش شعاعی، تغییرشکل‌های پیچشی جانبی محدودتر هستند. بنابراین، پیکربندی E-RWS می‌تواند پایداری بیشتری در برابر تغییرشکل‌های خارج از صفحه بیش‌ازحد در طول بارگذاری چرخه‌ای فراهم کند.

ویژگی‌های کلیدی پروژه

• مدل‌سازی اتصال با ناحیه کاهش‌یافته جان تیر (RWS).
• ایجاد بازشوی بیضوی در جان تیر.
• انجام تحلیل غیرخطی تحت بارگذاری چرخه‌ای.
• بررسی رفتار لرزه‌ای اتصال.
• استخراج منحنی هیسترزیس لنگر–چرخش.
• مقایسه نتایج عددی با نتایج آزمایشگاهی.
• ارائه فایل‌های کامل مدل Abaqus.
• ارائه فایل‌های Excel مربوط به بارگذاری و نتایج عددی.
• ارائه مقاله پژوهشی مرجع.
• آموزش ویدئویی گام‌به‌گام پروژه.

آنچه در این آموزش یاد می‌گیرید

• نحوه مدل‌سازی اتصال با ناحیه کاهش‌یافته جان تیر (RWS) در Abaqus.
• نحوه ایجاد بازشوی بیضوی در جان تیر.
• نحوه تعریف هندسه و خواص مواد مدل.
• نحوه تعریف اندرکنش بین اجزای سازه‌ای.
• نحوه تعریف شرایط مرزی مناسب.
• نحوه اعمال بارگذاری چرخه‌ای به اتصال.
• نحوه تعریف بارگذاری چرخه‌ای با استفاده از گزینه Amplitude در Abaqus.
• نحوه انجام تحلیل غیرخطی تحت بارگذاری چرخه‌ای.
• نحوه استخراج منحنی هیسترزیس لنگر–چرخش.
• نحوه استخراج و پردازش نتایج Abaqus با استفاده از Excel.
• نحوه مقایسه نتایج عددی و آزمایشگاهی.
• نحوه اعتبارسنجی مدل Abaqus با استفاده از نتایج آزمایشگاهی.

مقاله مرجع

این پروژه بر اساس مطالعه آزمایشگاهی ارائه‌شده در مقاله پژوهشی مرجع تهیه شده است. مقاله همراه فایل‌های پروژه ارائه می‌شود و می‌توانید از آن برای بررسی نمونه آزمایشگاهی، پیکربندی اتصال، پروتکل بارگذاری چرخه‌ای و نتایج گزارش‌شده استفاده کنید.