شبیه سازی دیوار برشی فولادی موج دار ذوزنقه ای تحت بارگذاری سیکلی در آباکوس

معرفی پروژه

در این پروژه، یک دیوار برشی فولادی با ورق موج‌دار ذوزنقه‌ای در نرم‌افزار Abaqus مدل‌سازی شده و رفتار آن تحت بارگذاری چرخه‌ای بررسی می‌شود.

مدل شامل ورق فولادی موج‌دار، تیرهای بالا و پایین، دو ستون و یک سخت‌کننده است. هندسه و خواص مواد مطابق با نمونه آزمایشگاهی تعریف شده‌اند و اتصالات بین ورق برشی و قاب پیرامونی نیز در Abaqus مدل‌سازی شده‌اند.

از این مدل برای بررسی پاسخ سازه‌ای دیوار برشی با ورق موج‌دار عمودی تحت بارگذاری چرخه‌ای درون‌صفحه‌ای استفاده می‌شود. هدف، بازتولید رفتار تغییرشکلی و الگوی خرابی اصلی مشاهده‌شده در آزمایش است.

توضیحات مدل

مدل عددی، نمونه آزمایشگاهی شماره ۲ (Specimen No. 2) از مطالعه مرجع را شبیه‌سازی می‌کند. این نمونه شامل یک ورق برشی فولادی با موج‌های عمودی است که درون یک قاب فولادی پیرامونی قرار گرفته است.

هندسه، خواص مواد، اندرکنش‌ها، شرایط مرزی و تنظیمات تحلیل در Abaqus تعریف شده‌اند تا رفتار نمونه آزمایشگاهی بازتولید شود.

تحلیل کمانش و تعریف نقص اولیه

تحلیل این پروژه از دو بخش اصلی تشکیل شده است: تحلیل کمانش و تحلیل هیسترزیس.

ابتدا تحلیل کمانش انجام می‌شود تا مودهای کمانش دیوار برشی فولادی به دست آیند.

سپس از مودهای کمانش استخراج‌شده برای تعریف نقص هندسی اولیه در مدل استفاده می‌شود. این روش کمک می‌کند تا مدل عددی، نقص‌های اولیه موجود در نمونه آزمایشگاهی را بهتر شبیه‌سازی کند.

بارگذاری چرخه‌ای

بارگذاری چرخه‌ای با کنترل جابه‌جایی (Displacement-Controlled) در بالای دیوار برشی اعمال می‌شود. تاریخچه بارگذاری مطابق با پروتکل استفاده‌شده در مطالعه آزمایشگاهی تعریف شده است.

تاریخچه بارگذاری با استفاده از گزینه Amplitude در Abaqus تعریف می‌شود. سپس سازه تحت چرخه‌های متوالی بارگذاری و باربرداری قرار می‌گیرد.

پاسخ نیرو–جابه‌جایی حاصل از تحلیل برای ترسیم نمودار هیسترزیس دیوار برشی فولادی استفاده می‌شود.

تغییرشکل و پاسخ سازه‌ای

با افزایش بارگذاری چرخه‌ای، یک میدان کششی مورب (Tension Field) در سراسر ورق فولادی موج‌دار شکل می‌گیرد که زاویه آن نسبت به راستای افقی تقریباً ۶۰ درجه است.

در سطوح بالاتر جابه‌جایی، مفصل‌های پلاستیک در تیرها و ستون‌های قاب پیرامونی ایجاد می‌شوند که نشان‌دهنده توسعه تغییرشکل‌های غیرالاستیک قابل‌توجه در سیستم سازه‌ای است.

نتایج و پاسخ هیسترزیس

نمودار هیسترزیس نیرو–جابه‌جایی حاصل از تحلیل Abaqus با نتایج آزمایشگاهی گزارش‌شده در مقاله مرجع مقایسه می‌شود.

پاسخ هیسترزیس، رفتار چرخه‌ای پایداری را نشان می‌دهد که با افزایش جابه‌جایی، سختی سازه به‌تدریج کاهش می‌یابد. همچنین، دیوار برشی موج‌دار در طول تاریخچه بارگذاری چرخه‌ای، تغییرشکل قابل‌توجه و قابلیت اتلاف انرژی از خود نشان می‌دهد.

اعتبارسنجی آزمایشگاهی

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

این مقایسه بر پاسخ هیسترزیس و رفتار کلی سازه‌ای دیوار برشی فولادی با ورق موج‌دار ذوزنقه‌ای تحت بارگذاری چرخه‌ای تمرکز دارد.

نتایج Abaqus تطابق مناسبی با نتایج آزمایشگاهی نشان می‌دهند. این موضوع بیانگر آن است که مدل عددی توسعه‌یافته می‌تواند رفتار نمونه آزمایش‌شده را بازتولید کند.

ویژگی‌های کلیدی پروژه

• مدل دیوار برشی فولادی با ورق موج‌دار ذوزنقه‌ای.
• ورق فولادی موج‌دار به همراه تیرهای بالا و پایین.
• مدل‌سازی ستون‌ها و سخت‌کننده‌ها.
• انجام تحلیل کمانش و استخراج مودهای کمانش.
• تعریف نقص هندسی اولیه بر اساس مودهای کمانش.
• تحلیل غیرخطی تحت بارگذاری چرخه‌ای.
• استخراج پاسخ هیسترزیس نیرو–جابه‌جایی.
• مقایسه نتایج عددی با نتایج آزمایشگاهی.
• فایل‌های کامل مدل Abaqus.
• فایل Excel مربوط به داده‌های بارگذاری Amplitude.
• فایل Excel شامل نتایج عددی.
• مقاله پژوهشی مرجع.
• آموزش ویدئویی گام‌به‌گام.

آنچه یاد خواهید گرفت

• نحوه مدل‌سازی دیوار برشی فولادی با ورق موج‌دار ذوزنقه‌ای در Abaqus.
• نحوه تعریف هندسه ورق فولادی موج‌دار.
• نحوه مدل‌سازی تیر بالا، تیر پایین، ستون‌ها و سخت‌کننده.
• نحوه تعریف خواص موردنیاز مواد.
• نحوه تعریف اندرکنش‌ها و شرایط مرزی.
• نحوه انجام تحلیل کمانش.
• نحوه استخراج مودهای کمانش در 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 استخراج منحنی 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 به همراه فایل‌های پروژه ارائه می‌شود و می‌توانید از آن برای بررسی آرایش آزمایش، پروتکل بارگذاری و نتایج گزارش‌شده استفاده کنید.