مهاربند کمانش ناپذیر (BRB) تحت بارگذاری سیکلی در آباکوس

معرفی پروژه

در این مثال، یک مهاربند کمانش‌تاب (Buckling-Restrained Brace یا BRB) تحت بارگذاری چرخه‌ای با استفاده از نرم‌افزار Abaqus شبیه‌سازی می‌شود.

مهاربند کمانش‌تاب از سه جزء اصلی تشکیل شده است: هسته فولادی، لوله فولادی و پوشش بتنی.

هسته فولادی، جزء اصلی تحمل‌کننده بار در مهاربند BRB است. این هسته بارهای اعمال‌شده را تحمل می‌کند و در طول بارگذاری چرخه‌ای انرژی را مستهلک می‌سازد. پوشش بتنی نیز از هسته فولادی پشتیبانی می‌کند و مانع کمانش آن می‌شود.

مدل مهاربند کمانش‌تاب (BRB) در Abaqus.

هسته فولادی درون لوله فولادی پرشده با بتن

هسته فولادی درون لوله فولادی پرشده با بتن قرار می‌گیرد. این آرایش به پوشش بتنی اجازه می‌دهد تا تکیه‌گاه جانبی هسته فولادی را فراهم کند؛ درحالی‌که هسته فولادی بارهای چرخه‌ای اعمال‌شده را تحمل می‌کند.

هسته فولادی قرارگرفته درون لوله فولادی پرشده با بتن.

تعریف اندرکنش بین بتن و لوله فولادی

اندرکنش بین پوشش بتنی و لوله فولادی با استفاده از قید Tie (Tie Constraint) تعریف می‌شود.

با استفاده از قید Tie، بتن و لوله فولادی به یکدیگر متصل می‌شوند؛ به‌گونه‌ای که در سطوح مقیدشده، حرکت نسبی بین این دو جزء وجود نداشته باشد.

قید Tie تعریف‌شده بین بتن و لوله فولادی.

فاصله بین هسته فولادی و بتن

بین پوشش بتنی و بخش میانی هسته فولادی، یک فاصله خالی (Gap) در نظر گرفته شده است. این فاصله به هسته فولادی اجازه می‌دهد در طول بارگذاری چرخه‌ای تغییر شکل محوری داشته باشد، بدون اینکه در این ناحیه مستقیماً توسط بتن اطراف محدود شود.

فاصله در نظر گرفته‌شده بین هسته فولادی و پوشش بتنی.

بارگذاری چرخه‌ای و نمودار هیسترزیس

مهاربند BRB در نرم‌افزار Abaqus تحت بارگذاری چرخه‌ای قرار می‌گیرد. پاسخ مهاربند با استخراج نمودار هیسترزیس ارزیابی می‌شود.

نمودار هیسترزیس مهاربند کمانش‌تاب.

ارزیابی مدل

در این پروژه، نتایج Abaqus با نتایج گزارش‌شده در مقاله مرجع مقایسه می‌شوند تا عملکرد مدل عددی ارزیابی شود. نتایج عددی به‌دست‌آمده از Abaqus شباهت مناسبی با نتایج ارائه‌شده در مقاله دارند.

بنابراین، این پروژه بر اساس مقاله پژوهشی مرتبط تهیه شده و مدل Abaqus آن برای بازتولید رفتار چرخه‌ای گزارش‌شده برای مهاربند BRB ارائه می‌شود.

مقایسه نتایج Abaqus با نتایج ارائه‌شده در مقاله مرجع.

آنچه در این پروژه یاد می‌گیرید

• نحوه شبیه‌سازی مهاربند کمانش‌تاب (BRB) در Abaqus.
• نحوه مدل‌سازی هسته فولادی، لوله فولادی و پوشش بتنی.
• نحوه مستهلک شدن انرژی توسط هسته فولادی تحت بارگذاری چرخه‌ای.
• نحوه عملکرد پوشش بتنی در جلوگیری از کمانش هسته فولادی.
• نحوه قرار دادن هسته فولادی درون لوله فولادی پرشده با بتن.
• نحوه تعریف اندرکنش بین بتن و لوله فولادی با استفاده از قید Tie.
• نحوه تعریف فاصله بین هسته فولادی و پوشش بتنی.
• نحوه اعمال بارگذاری چرخه‌ای به مهاربند BRB.
• نحوه استخراج نمودار هیسترزیس مهاربند BRB.
• نحوه ارزیابی پاسخ چرخه‌ای و رفتار استهلاک انرژی.
• نحوه مقایسه و ارزیابی نتایج Abaqus با نتایج یک مقاله پژوهشی.

ویژگی‌های کلیدی پروژه

• شبیه‌سازی مهاربند کمانش‌تاب (BRB) در Abaqus.
• مدل‌سازی هسته فولادی، لوله فولادی و پوشش بتنی.
• آرایش لوله فولادی پرشده با بتن.
• تعریف قید Tie بین بتن و لوله فولادی.
• در نظر گرفتن فاصله بین هسته فولادی و پوشش بتنی.
• تحلیل تحت بارگذاری چرخه‌ای.
• استخراج نمودار هیسترزیس.
• بررسی رفتار استهلاک انرژی.
• ارزیابی نتایج بر اساس مقاله پژوهشی مرجع.

مقاله مرجع

این پروژه بر اساس مطالعه آزمایشگاهی ارائه‌شده در مقاله پژوهشی مرجع تهیه شده است. مقاله همراه فایل‌های پروژه ارائه می‌شود و می‌توان از آن برای بررسی آرایش آزمایش، پروتکل بارگذاری و نتایج گزارش‌شده استفاده کرد.