شبیه سازی رفتار سیکلی دیوار برشی فولادی موج دار در آباکوس

معرفی پروژه

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

مدل عددی بر اساس مطالعه آزمایشگاهی یک دیوار برشی فولادی موج‌دار دوطبقه با یک دهانه توسعه داده شده است. این مدل شامل ورق دیوار فولادی موج‌دار و قاب مرزی فولادی است که اجزای اصلی سازه‌ای نمونه آزمایشگاهی را تشکیل می‌دهند.

هندسه موج‌دار در مقایسه با دیوار برشی فولادی با ورق تخت معمولی، باعث افزایش سختی جانبی، ظرفیت کمانش الاستیک و سختی خارج از صفحه ورق دیوار می‌شود. تحت بارگذاری چرخه‌ای، بسته به آرایش موج‌های ورق، ممکن است تسلیم برشی و کمانش غیرالاستیک در پنل موج‌دار ایجاد شود.

مدل Abaqus تحت بارگذاری چرخه‌ای قرار می‌گیرد تا پاسخ غیرخطی سازه بررسی و منحنی هیسترزیس نیرو–دریفت (Force–Drift) استخراج شود. سپس نتایج عددی با نتایج آزمایشگاهی گزارش‌شده در مطالعه مرجع مقایسه می‌شوند.

در این پروژه، نمونه HCoSPSW-II بر اساس مطالعه آزمایشگاهی مربوطه در نرم‌افزار Abaqus مدل‌سازی و شبیه‌سازی شده است.

توضیحات مدل

مدل، یک دیوار برشی فولادی موج‌دار را بر اساس پیکربندی استفاده‌شده در مطالعه آزمایشگاهی مرجع نشان می‌دهد.

اجزای اصلی سازه شامل تیرها و ستون‌ها، ورق فولادی موج‌دار و سخت‌کننده‌ها هستند. ورق فولادی با موج‌های افقی و مطابق با آرایش نمونه HCoSPSW-II مدل‌سازی شده است.

مدل عددی با هدف بررسی پاسخ سازه‌ای دیوار برشی فولادی موج‌دار تحت بارگذاری چرخه‌ای توسعه داده شده است.

تحلیل کمانش و نقص هندسی اولیه

این پروژه شامل تحلیل کمانش و سپس تحلیل غیرخطی هیسترزیس است.

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

سپس از مود کمانش به‌دست‌آمده برای اعمال نقص هندسی اولیه به مدل عددی استفاده می‌شود.

این روش به مدل عددی کمک می‌کند تا نقص‌های اولیه موجود در نمونه سازه‌ای را بهتر بازنمایی کند.

بارگذاری چرخه‌ای

بارگذاری چرخه‌ای به بخش بالایی دیوار برشی فولادی موج‌دار اعمال می‌شود.

تاریخچه بارگذاری با استفاده از گزینه Amplitude در Abaqus و مطابق با پروتکل بارگذاری مطالعه آزمایشگاهی مرجع تعریف می‌شود.

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

تحلیل هیسترزیس

پس از انجام تحلیل تحت بارگذاری چرخه‌ای، نتایج نیرو و جابه‌جایی از Abaqus استخراج می‌شوند تا نمودار هیسترزیس نیرو–دریفت (Force–Drift) به دست آید.

از پاسخ هیسترزیس برای ارزیابی رفتار غیرخطی دیوار برشی فولادی موج‌دار تحت بارگذاری چرخه‌ای استفاده می‌شود.

تغییر شکل تحت بارگذاری چرخه‌ای

در ابتدا، ورق فولادی موج‌دار بار جانبی را عمدتاً از طریق مقاومت برشی تحمل می‌کند. با افزایش تغییر شکل برشی، ورق دچار کمانش می‌شود. در سطوح بالاتر جابه‌جایی، عملکرد میدان کششی (Tension-Field Action) به‌تدریج شکل می‌گیرد و در سازوکار تحمل بار جانبی مشارکت می‌کند.

الگوی تغییر شکل عددی، اطلاعات بیشتری درباره پاسخ سازه‌ای و رفتار دیوار برشی در طول بارگذاری چرخه‌ای فراهم می‌کند.

اعتبارسنجی آزمایشگاهی

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

این مقایسه بر پاسخ هیسترزیس نیرو–دریفت (Force–Drift) و رفتار کلی سازه تحت بارگذاری چرخه‌ای تمرکز دارد.

نتایج Abaqus تطابق خوبی با نتایج آزمایشگاهی نشان می‌دهند و توانایی مدل عددی را در بازتولید رفتار نمونه آزمایش‌شده تأیید می‌کنند.

ویژگی‌های کلیدی

• تحلیل چرخه‌ای دیوار برشی فولادی موج‌دار.
• مدل‌سازی تیرها، ستون‌ها، ورق موج‌دار و سخت‌کننده‌ها.
• تحلیل کمانش و استخراج مودهای کمانش.
• تعریف نقص هندسی اولیه بر اساس مود کمانش.
• تعریف بارگذاری چرخه‌ای با استفاده از گزینه Amplitude.
• تحلیل غیرخطی هیسترزیس.
• استخراج پاسخ هیسترزیس نیرو–دریفت.
• مقایسه نتایج عددی با نتایج آزمایشگاهی.
• فایل Excel شامل داده‌های بارگذاری Amplitude.
• فایل Excel شامل نتایج عددی.
• فایل‌های کامل مدل Abaqus.
• آموزش ویدئویی گام‌به‌گام.

آنچه یاد خواهید گرفت

• نحوه مدل‌سازی دیوار برشی فولادی موج‌دار در Abaqus.
• نحوه مدل‌سازی تیرها، ستون‌ها، ورق فولادی موج‌دار و سخت‌کننده‌ها.
• نحوه تعریف هندسه و خواص مواد مدل.
• نحوه تعریف اندرکنش‌ها 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 استفاده از گزینه Amplitude در Abaqus.
• نحوه انجام تحلیل غیرخطی تحت بارگذاری چرخه‌ای.
• نحوه استخراج پاسخ 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 انجام شده است.

فایل مقاله همراه با فایل‌های پروژه ارائه می‌شود و می‌توان از آن برای بررسی پیکربندی نمونه آزمایشگاهی، پروتکل بارگذاری چرخه‌ای و نتایج گزارش‌شده استفاده کرد.