شبیه سازی دیوار برشی فولادی با سخت کننده تحت بار سیکلی در آباکوس

معرفی پروژه

در این پروژه، رفتار چرخه‌ای دیوار برشی فولادی با سخت‌کننده‌های متقاطع با استفاده از نرم‌افزار Abaqus بررسی می‌شود.

نمونه HBC بر اساس مطالعه آزمایشگاهی ارائه‌شده در مقاله مرجع مدل‌سازی شده است. اجزای مدل شامل ورق فولادی، سخت‌کننده‌های متقاطع، ستون‌ها، تیر میانی، تیر بالایی و ورق پیوستگی هستند.

نتایج عددی با نتایج آزمایشگاهی مقایسه می‌شوند تا توانایی مدل Abaqus در بازتولید رفتار سازه‌ای نمونه آزمایش‌شده تحت بارگذاری چرخه‌ای ارزیابی شود.

توضیحات مدل

نمونه HBC دارای دهانه‌ای به طول 1350 میلی‌متر و ارتفاع کلی 2750 میلی‌متر است. ابعاد خالص هر یک از ورق‌های فولادی پرکننده 1200 × 1200 میلی‌متر و ضخامت ورق‌ها 4 میلی‌متر است.

ورق‌های فولادی پرکننده با استفاده از سخت‌کننده‌های متقاطع با ابعاد 40 × 4 میلی‌متر تقویت شده‌اند. این سخت‌کننده‌ها به‌صورت متقارن در دو طرف ورق پرکننده قرار گرفته‌اند و آن را به سلول‌های کوچک‌تر تقسیم می‌کنند.

هندسه، خواص مواد، برهم‌کنش‌ها، شرایط مرزی و تنظیمات تحلیل در Abaqus، مطابق اطلاعات ارائه‌شده در مطالعه مرجع تعریف می‌شوند.

تحلیل کمانش و نقص هندسی اولیه

این پروژه شامل دو مرحله اصلی تحلیل است: تحلیل کمانش و تحلیل هیسترزیس.

در مرحله نخست، تحلیل کمانش انجام می‌شود تا مودهای کمانش دیوار برشی فولادی به دست آیند.

سپس از مودهای کمانش استخراج‌شده برای اعمال نقص هندسی اولیه به مدل عددی استفاده می‌شود.

این روش کمک می‌کند مدل عددی، نقص‌های اولیه موجود در نمونه آزمایشگاهی را بهتر بازنمایی کند.

بارگذاری چرخه‌ای

بارگذاری چرخه‌ای مطابق پروتکل بارگذاری استفاده‌شده در مطالعه مرجع به دیوار برشی فولادی اعمال می‌شود.

تاریخچه بارگذاری با استفاده از گزینه Amplitude در Abaqus تعریف می‌شود.

سپس سازه تحت چرخه‌های متوالی بارگذاری و باربرداری تحلیل می‌شود تا رفتار غیرخطی هیسترزیس آن بررسی شود.

تغییر شکل تحت بارگذاری چرخه‌ای

با افزایش جابه‌جایی چرخه‌ای، کمانش موضعی به‌تدریج در سلول‌های ورقی دیوار برشی فولادی شکل می‌گیرد و نوارهای کششی مورب واضح‌تر می‌شوند.

در سطوح بالاتر جابه‌جایی، ورق فولادی طبقه اول دچار تغییر شکل قابل‌توجه خارج از صفحه و کمانش کلی می‌شود. تغییر شکل ورق طبقه اول به‌مراتب بیشتر از ورق طبقه دوم است.

نتایج همچنین نشان می‌دهند که سخت‌کننده‌های متقاطع ورق پرکننده را به سلول‌های کوچک‌تر تقسیم کرده و تغییر شکل خارج از صفحه آن را به‌طور مؤثری محدود می‌کنند.

نتایج و پاسخ هیسترزیس

پس از تکمیل تحلیل بارگذاری چرخه‌ای، نتایج نیرو و جابه‌جایی از Abaqus استخراج می‌شوند.

این نتایج برای ترسیم نمودار هیسترزیس نیرو–جابه‌جایی (Force–Displacement) دیوار برشی فولادی پردازش می‌شوند.

پاسخ هیسترزیس اطلاعاتی درباره رفتار غیرخطی سازه در چرخه‌های متوالی بارگذاری و باربرداری ارائه می‌دهد.

اعتبارسنجی آزمایشگاهی

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

این مقایسه بر پاسخ هیسترزیس نیرو–جابه‌جایی و رفتار کلی سازه تحت بارگذاری چرخه‌ای متمرکز است.

نتایج عددی، تطابق مناسبی با نتایج آزمایشگاهی گزارش‌شده در مطالعه مرجع نشان می‌دهند.

ویژگی‌های کلیدی

• تحلیل چرخه‌ای دیوار برشی فولادی دارای سخت‌کننده.
• مدل‌سازی ورق فولادی و سخت‌کننده‌ها.
• مدل‌سازی ستون‌ها، تیر میانی و تیر بالایی.
• مدل‌سازی ورق پیوستگی.
• انجام تحلیل کمانش و استخراج مودهای کمانش.
• تعریف نقص هندسی اولیه بر اساس مودهای کمانش.
• تعریف بارگذاری چرخه‌ای با استفاده از گزینه Amplitude.
• تحلیل غیرخطی هیسترزیس.
• استخراج پاسخ هیسترزیس نیرو–جابه‌جایی.
• مقایسه نتایج عددی با نتایج آزمایشگاهی.
• دریافت فایل‌های کامل مدل Abaqus.
• فایل Excel مربوط به تاریخچه بارگذاری Amplitude.
• فایل Excel حاوی نتایج عددی.
• مقاله پژوهشی مرجع.
• ویدئوی آموزشی گام‌به‌گام.

آنچه یاد خواهید گرفت

• نحوه مدل‌سازی دیوار برشی فولادی دارای سخت‌کننده در Abaqus.
• نحوه مدل‌سازی ورق فولادی، ستون‌ها، تیرها و سخت‌کننده‌ها.
• نحوه تعریف هندسه و خواص مواد مدل.
• نحوه تعریف برهم‌کنش‌ها و قیود موردنیاز.
• نحوه تعریف شرایط مرزی.
• نحوه انجام تحلیل کمانش.
• نحوه استخراج مودهای کمانش از Abaqus.
• نحوه تعریف نقص هندسی اولیه با استفاده از مودهای کمانش.
• نحوه تعریف بارگذاری چرخه‌ای با گزینه Amplitude در Abaqus.
• نحوه انجام تحلیل غیرخطی تحت بارگذاری چرخه‌ای.
• نحوه ترسیم نمودار هیسترزیس نیرو–جابه‌جایی.
• نحوه استخراج و پردازش نتایج Abaqus با استفاده از Excel.
• نحوه مقایسه نتایج عددی و آزمایشگاهی.

مقاله مرجع

این پروژه بر اساس مطالعه آزمایشگاهی ارائه‌شده در مقاله پژوهشی مرجع تهیه شده است.

مقاله همراه با فایل‌های پروژه ارائه می‌شود و می‌توانید از آن برای بررسی آرایش آزمایش، پروتکل بارگذاری و نتایج گزارش‌شده استفاده کنید.