تحليل ديناميكي ورق لانه زنبوري با هسته ويسكوالاستيك تحت اثر بار متحرك با استفاده از روش نوار محدود اسپلاين

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

عمران

كارشناسي ارشد

تامين مقاومت كافي در برابر نيروها با صرف كم‌ترين هزينه ممكن، دغدغه بسياري از طراحان سازه در ساليان اخير بوده است. استفاده از ورق‌هاي ساندويچي با هسته لانه زنبوري به طراحان اين امكان را مي‌دهد كه با كاهش وزن هسته، از هزينه‌ها كاسته و در عين حال مقاومت مورد نياز سازه را تامين نمايند. بسياري از سازه‌ها مانند پل‌ها، جرثقيل‌ها و ريل‌هاي راه‌آهن تحت تاثير بار متحرك قرار مي‌گيرند. اين بار بسته به عوامل متعددي مانند مقدار بار و سرعت حركت، ممكن است پاسخ‌هاي ديناميكي قابل توجهي را در سازه ايجاد كند. يك راه براي كاهش ارتعاشات سازه تحت اثر بارهاي ديناميكي، استفاده از يك ماده ويسكوالاستيك است. از جمله راه‌كارهاي افزايش خاصيت ميرايي ماده ويسكوالاستيك، استفاده از آن به عنوان لايه مياني يك ساختار ساندويچي است. از اين رو در اين پايان نامه، هسته ورق ساندويچي لانه زنبوري، يك ماده ويسكوالاستيك در نظر گرفته شده است و به تحليل ديناميكي اين ورق تحت اثر بار متحرك پرداخته مي‌شود. اين كار با استفاده از روش نوار محدود اسپلاين و تئوري برشي مرتبه اول صورت مي‌گيرد. با توجه به تفاوت قابل توجه خواص مكانيكي هسته و رويه و هم‌چنين اختلاف ضخامت آن‌ها، مقدار دقيق ضريب اصلاح برشي براي هر تحليل محاسبه و اعمال مي‌شود. ماتريس خواص مكانيكي موثر هسته ويسكوالاستيك به صورت حاصل‌ضرب ماتريسي از ضرايب ثابت در مدول آسودگي ماده ويسكوالاستيك تعريف مي‌شود. رابطه تنش˗كرنش براي ماده ويسكوالاستيك با استفاده از انتگرال بولتزمن تعريف مي‌شود و مقدار اين انتگرال، با استفاده از روش جداسازي زماني، در هرگام زماني محاسبه شده و به اين ترتيب ماتريس سختي متغير با زمان در هر گام زماني محاسبه مي‌شود. در اين پايان‌نامه براي مدل‌سازي سيستم متحرك، از مدل جرم متحرك استفاده مي‌شود چرا كه مدل نيروي متحرك قادر به در نظر گرفتن اثرات اينرسي جرم سيستم متحرك نيست و به ازاي سرعت‌هاي بالا و جرم زياد سيستم متحرك، دقت نتايج قابل قبول نيست. براي در نظر گرفتن اثرات اينرسي مربوط به مدل جرم متحرك، به هر يك از ماتريس‌هاي جرم، سختي و ميرايي مربوط به ورق، يك ماتريس متغير با زمان افزوده مي‌شود كه مقادير اين ماتريس‌ها با حركت بار متحرك در سطح ورق تغيير مي‌كند. با استفاده از روش نيومارك، معادلات حاكم بر مسئله در حوزه زمان حل مي‌شود و بردار جا‌به‌جايي، سرعت و شتاب ورق در هر گام زماني محاسبه مي‌شود. براي اطمينان از صحت برنامه نوشته شده در نرم افزار متلب، به حل مسائل مرتبط با موضوع پايان نامه پرداخته مي‌شود و نتايج آن‌ها با مقالات معتبر مقايسه مي‌گردد. سپس به تحليل ديناميكي ورق لانه زنبوري با هسته ويسكوالاستيك پرداخته مي‌شود و تاثير عوامل مختلف مانند ضخامت لايه‌ها، شرايط تكيه‌گاهي، سرعت بار متحرك و خصوصيات هندسي ورق لانه زنبوري بر پاسخ ديناميكي ورق مورد بررسي قرار مي‌گيرد. نتايج تحقيق حاضر نشان مي‌دهد كه با به كار گيري ماده ويسكوالاستيك به جاي ماده الاستيك به عنوان هسته ورق لانه زنبوري، بيشينه ضريب بزرگ نمايي خيز ديناميكي ورق كاهش مي‌يابد.

230751

سازه

مهندسي عمران

دانشگاه صنعتي اصفهان