قاب مهاربندی شده خارج از مرکز با لینک برشی قائم تحت بارگذاری سیکلی در نرم افزار آباکوس

معرفی پروژه

در این پروژه، یک قاب فولادی با مهاربندی واگرا و لینک برشی قائم از فولاد پرمقاومت با استفاده از نرم‌افزار Abaqus شبیه‌سازی می‌شود تا رفتار سازه تحت بارگذاری چرخه‌ای بررسی شود.

مدل عددی بر اساس پیکربندی نمونه آزمایشگاهی گزارش‌شده در مطالعه مرجع توسعه داده شده است. لینک برشی قائم به‌گونه‌ای طراحی شده است که در طول بارگذاری چرخه‌ای، تغییر شکل غیرالاستیک را تجربه کرده و انرژی را مستهلک کند؛ در همین حال، سایر اعضای سازه‌ای مقاومت و سختی موردنیاز را تأمین می‌کنند.

نتایج Abaqus با نتایج آزمایشگاهی گزارش‌شده در مطالعه مرجع مقایسه می‌شوند تا توانایی مدل عددی در بازتولید ویژگی‌های اصلی پاسخ چرخه‌ای نمونه ارزیابی شود.

معرفی مدل

همان‌طور که در تصویر مشاهده می‌کنید، این مدل از اجزای زیر تشکیل شده است: تیر، ستون، مهاربند، لینک برشی قائم، ورق اتصال مهاربند (Gusset Plate)، سخت‌کننده و تیر بارگذاری.

لینک برشی قائم از فولاد با مقاومت متعارف (Q345) ساخته شده است؛ درحالی‌که تیر، ستون‌ها و مهاربندها از فولاد پرمقاومت (Q460) هستند.

مدل عددی مطابق با پیکربندی نمونه آزمایشگاهی گزارش‌شده در مقاله مرجع توسعه داده شده است.

مدل آزمایشگاهی

مدل آزمایشگاهی در محیط آزمایشگاه ساخته شده است. ارتفاع طبقه 1.8 متر، دهانه قاب 3.6 متر و طول لینک برشی قائم 500 میلی‌متر است.

همین پیکربندی آزمایشگاهی در نرم‌افزار Abaqus شبیه‌سازی می‌شود تا پاسخ سازه‌ای مشاهده‌شده در آزمایش بازتولید شود.

بارگذاری چرخه‌ای

پیش از اعمال بارگذاری جانبی چرخه‌ای، یک بار محوری 400 کیلونیوتنی به ستون‌ها اعمال می‌شود تا بار قائم سازه در نظر گرفته شده و اثر P-Delta در تحلیل عددی لحاظ شود.

پس از اعمال بار محوری، بارگذاری جانبی چرخه‌ای مطابق با پروتکل بارگذاری گزارش‌شده در مطالعه مرجع به مدل اعمال می‌شود.

برای بازتولید تاریخچه بارگذاری اعمال‌شده به نمونه آزمایشگاهی، دامنه بارگذاری چرخه‌ای (Amplitude) در Abaqus تعریف می‌شود.

مقایسه نتایج Abaqus و آزمایش

در این تصویر، نمودار هیسترزیس نیرو–جابه‌جایی حاصل از نرم‌افزار Abaqus با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است.

این مقایسه برای ارزیابی دقت مدل عددی در بازتولید رفتار چرخه‌ای نمونه آزمایشگاهی انجام می‌شود.

تغییر شکل قاب با مهاربندی واگرا

لینک برشی قائم در طول بارگذاری چرخه‌ای وارد محدوده غیرالاستیک می‌شود و بخش عمده تغییر شکل قاب در این لینک متمرکز می‌شود.

تغییر شکل برشی غیرالاستیک قابل‌توجهی در جان لینک ایجاد می‌شود؛ درحالی‌که تیر، ستون‌ها و مهاربندها عمدتاً در محدوده الاستیک باقی می‌مانند یا فقط تغییر شکل پلاستیک محدودی را تجربه می‌کنند.

نتایج Abaqus نشان می‌دهند که جان لینک برشی قائم در طول بارگذاری چرخه‌ای دچار کرنش قابل‌توجهی می‌شود. این رفتار با عملکرد غالب برشی مشاهده‌شده در نمونه آزمایشگاهی مطابقت دارد.

بررسی پاسخ چرخه‌ای و مقایسه با نتایج آزمایش

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

مدل عددی ویژگی‌های اصلی پاسخ چرخه‌ای آزمایش را بازتولید می‌کند؛ از جمله تشکیل حلقه‌های هیسترزیس پایدار و استهلاک قابل‌توجه انرژی در طول بارگذاری چرخه‌ای.

این مقایسه همچنین نشان می‌دهد که مدل در چرخه‌های متوالی بارگذاری، ظرفیت تحمل بار خود را حفظ می‌کند و پیش از ایجاد آسیب نهایی، افت قابل‌توجهی در ظرفیت باربری مشاهده نمی‌شود.

اعتبارسنجی

این پروژه اعتبارسنجی شده است؛ به این معنا که نتایج به‌دست‌آمده از نرم‌افزار Abaqus با نتایج گزارش‌شده در مقاله مطابقت دارند.

به عبارت دیگر، این پروژه بر اساس مقاله مرجع تهیه شده و مدل عددی با هدف بازتولید رفتار چرخه‌ای گزارش‌شده در مطالعه توسعه یافته است.

ویژگی‌های اصلی پروژه

• مدل‌سازی قاب با مهاربندی واگرا (EBF) در Abaqus.
• مدل‌سازی لینک برشی قائم.
• مدل‌سازی تیر، ستون، مهاربند، ورق اتصال مهاربند، سخت‌کننده و تیر بارگذاری.
• تحلیل تحت بارگذاری چرخه‌ای.
• استخراج نمودار هیسترزیس از نتایج Abaqus.
• مقایسه نمودارهای هیسترزیس حاصل از Abaqus با نتایج آزمایشگاهی.
• بررسی تغییر شکل قاب با مهاربندی واگرا تحت بارگذاری چرخه‌ای.
• اعتبارسنجی مدل بر اساس مقاله مرجع.
• فایل کامل مدل Abaqus CAE.
• فایل ورودی Abaqus با فرمت INP.
• فایل Excel مربوط به دامنه بارگذاری چرخه‌ای.
• فایل نتایج Excel.
• مقاله پژوهشی مرجع.
• ویدئوی آموزشی گام‌به‌گام.

در این پروژه چه چیزهایی یاد می‌گیرید؟

• نحوه مدل‌سازی قاب با مهاربندی واگرا (EBF) در Abaqus.
• نحوه مدل‌سازی تیر و ستون.
• نحوه مدل‌سازی مهاربند و لینک برشی قائم.
• نحوه تعریف ورق اتصال مهاربند و سخت‌کننده.
• نحوه تعریف تیر بارگذاری.
• نحوه تعریف خواص مواد اجزای فولادی.
• نحوه مونتاژ مدل کامل قاب با مهاربندی واگرا.
• نحوه تعریف شرایط مرزی موردنیاز.
• نحوه اعمال بارگذاری چرخه‌ای به مدل.
• نحوه تعریف دامنه بارگذاری چرخه‌ای (Amplitude).
• نحوه استخراج نمودار هیسترزیس از نتایج Abaqus.
• نحوه مقایسه نمودار هیسترزیس Abaqus با نتایج آزمایشگاهی.
• نحوه بررسی تغییر شکل قاب با مهاربندی واگرا تحت بارگذاری چرخه‌ای.
• نحوه اعتبارسنجی مدل عددی با استفاده از مقاله مرجع.

مقاله مرجع

این پروژه بر اساس مقاله پژوهشی مرجع تهیه شده است. فایل مقاله همراه با فایل‌های پروژه ارائه می‌شود و می‌توانید از آن برای بررسی مدل آزمایشگاهی، پروتکل بارگذاری و نتایج گزارش‌شده استفاده کنید.