شبیه سازی دیوار برشی فولادی چهار طبقه ی کوپله در آباکوس

معرفی پروژه

در این پروژه، یک دیوار برشی فولادی کوپله چهارطبقه در نرم‌افزار Abaqus مدل‌سازی شده و رفتار آن تحت بارگذاری چرخه‌ای بررسی می‌شود. مدل عددی بر اساس مطالعه آزمایشگاهی گزارش‌شده در مقاله مرجع توسعه داده شده است.

در این پروژه، نمونه CSSHL2 در نرم‌افزار Abaqus شبیه‌سازی می‌شود.

نتایج Abaqus با نتایج آزمایشگاهی مقایسه می‌شوند تا دقت مدل عددی و توانایی آن در بازتولید پاسخ سازه تحت بارگذاری چرخه‌ای، مطابق با نتایج مطالعه مرجع، ارزیابی شود.

توضیحات مدل

این مدل، یک دیوار برشی فولادی کوپله چهارطبقه را بر اساس پیکربندی استفاده‌شده در مطالعه آزمایشگاهی مرجع شبیه‌سازی می‌کند.

سیستم سازه‌ای شامل ورق‌های فولادی دیوار، تیرهای کوپله، تیرهای RBS طبقه بالا، تیرهای RBS طبقات میانی، ستون‌های خارجی و ستون‌های داخلی است. اجزای سازه در Abaqus با استفاده از المان‌های پوسته‌ای S4R مدل‌سازی می‌شوند.

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

بارگذاری ثقلی

در هر طبقه، بار ثقلی ۱۲۰ کیلونیوتن به هر ستون اعمال می‌شود. در نتیجه، مجموع بار ثقلی وارد بر سازه چهارطبقه برابر با ۱۹۲۰ کیلونیوتن خواهد بود.

بارگذاری ثقلی پیش از بارگذاری جانبی چرخه‌ای اعمال شده و در طول مراحل بعدی تحلیل حفظ می‌شود تا بارهای قائم وارد بر سیستم سازه‌ای در حین بارگذاری چرخه‌ای در نظر گرفته شوند.

تحلیل کمانش و تعریف نقص اولیه

ابتدا یک تحلیل کمانش برای بررسی رفتار کمانشی دیوار برشی فولادی کوپله چهارطبقه انجام می‌شود.

مودهای کمانشی از تحلیل Abaqus استخراج شده و برای تعریف نقص هندسی اولیه در مدل مورد استفاده قرار می‌گیرند. به این ترتیب، پیش از انجام تحلیل غیرخطی چرخه‌ای، اثر نقص‌های هندسی اولیه سیستم سازه‌ای در مدل عددی لحاظ می‌شود.

بارگذاری چرخه‌ای

پس از انجام تحلیل کمانش، دیوار برشی فولادی کوپله چهارطبقه تحت بارگذاری چرخه‌ای قرار می‌گیرد.

تاریخچه بارگذاری مطابق با پروتکل استفاده‌شده در مطالعه آزمایشگاهی مرجع تعریف می‌شود. بارگذاری چرخه‌ای به دیوار برشی اعمال می‌شود تا پاسخ غیرخطی آن در چرخه‌های متوالی بارگذاری و باربرداری بررسی شود.

داده‌های بارگذاری در یک فایل Excel نیز ارائه شده‌اند و می‌توان از آن‌ها برای تعریف Amplitude در Abaqus استفاده کرد.

نتایج و پاسخ هیسترزیس

نتایج Abaqus استخراج و پردازش می‌شوند تا پاسخ سازه‌ای دیوار برشی فولادی کوپله چهارطبقه تحت بارگذاری چرخه‌ای ارزیابی شود.

منحنی هیسترزیس نیرو–دریفت (Force–Drift) حاصل از مدل عددی با منحنی هیسترزیس آزمایشگاهی گزارش‌شده در مقاله مرجع مقایسه می‌شود.

این مقایسه امکان ارزیابی پاسخ چرخه‌ای مدل عددی را از نظر رفتار کلی نیرو–دریفت و میزان تطابق آن با نتایج آزمایشگاهی فراهم می‌کند.

تغییر شکل تحت بارگذاری چرخه‌ای

رفتار تغییر شکل دیوار برشی فولادی کوپله چهارطبقه در تمام مراحل تحلیل چرخه‌ای بررسی می‌شود.

نتایج Abaqus الگوی تغییر شکل سیستم سازه‌ای را تحت بارگذاری‌های متوالی نشان می‌دهند و امکان بررسی پاسخ غیرخطی ورق‌های فولادی، تیرها و ستون‌ها را فراهم می‌کنند.

اعتبارسنجی مدل

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

این مقایسه بر پاسخ هیسترزیس و رفتار کلی سازه تحت بارگذاری چرخه‌ای تمرکز دارد. نتایج عددی تطابق خوبی با نتایج آزمایشگاهی نشان می‌دهند و بیانگر آن هستند که مدل Abaqus می‌تواند ویژگی‌های اصلی رفتار سیستم سازه‌ای آزمایش‌شده را بازتولید کند.

ویژگی‌های کلیدی پروژه

• مدل‌سازی دیوار برشی فولادی کوپله چهارطبقه.
• مدل‌سازی ورق‌های فولادی دیوار.
• مدل‌سازی تیرهای کوپله.
• مدل‌سازی تیرهای RBS طبقه بالا و طبقات میانی.
• مدل‌سازی ستون‌های خارجی و داخلی.
• تحلیل کمانش و استخراج مودهای کمانشی.
• تعریف نقص هندسی اولیه بر اساس مودهای کمانشی.
• تحلیل غیرخطی تحت بارگذاری چرخه‌ای.
• بررسی پاسخ هیسترزیس نیرو–دریفت.
• مقایسه نتایج عددی با نتایج آزمایشگاهی.
• فایل‌های کامل مدل Abaqus.
• فایل‌های Excel مربوط به بارگذاری Amplitude و نتایج عددی.
• آموزش ویدئویی گام‌به‌گام.

آنچه یاد خواهید گرفت

• نحوه مدل‌سازی دیوار برشی فولادی کوپله چهارطبقه در Abaqus.
• نحوه تعریف هندسه و خواص مواد اجزای سازه‌ای.
• نحوه مدل‌سازی ورق‌های فولادی و تیرهای کوپله.
• نحوه مدل‌سازی تیرهای RBS طبقه بالا و طبقات میانی.
• نحوه تعریف ستون‌های خارجی و داخلی.
• نحوه انجام تحلیل کمانش.
• نحوه استخراج مودهای کمانشی از تحلیل Abaqus.
• نحوه تعریف نقص هندسی اولیه با استفاده از مودهای کمانشی.
• نحوه تعریف بارگذاری چرخه‌ای در Abaqus.
• نحوه انجام تحلیل غیرخطی تحت بارگذاری چرخه‌ای.
• نحوه به‌دست‌آوردن منحنی هیسترزیس نیرو–دریفت.
• نحوه استخراج و پردازش نتایج Abaqus با استفاده از Excel.
• نحوه مقایسه نتایج عددی و آزمایشگاهی.

مقاله مرجع

این پروژه بر اساس مطالعه آزمایشگاهی انجام‌شده برای بررسی رفتار دیوار برشی فولادی کوپله چهارطبقه تحت بارگذاری چرخه‌ای تهیه شده است. مقاله مرجع همراه با فایل‌های پروژه ارائه می‌شود و می‌توان از آن برای بررسی چیدمان آزمایش، پروتکل بارگذاری، پیکربندی سازه و نتایج گزارش‌شده استفاده کرد.