بخشی از مقاله
یکی از بهترین روش ها در تعیین رفتار تیرها و قاب های بتن مسلح از ابتدای بارگذاری تا مرحله شکست و محاسبه بار های ترک خوردگی ، تسلیم و مقاومت نهایی ، استفاده از روش المان محدود خطی است . در این روش می توان رفتار تیر را در همه مراحل بارگذاری و در تمام نقاط تیر مورد بررسی قرار داد در این مقاله یک مدل تیر استخوانی شکل کامپوزیتی مسلح بصورت عددی و تحلیلی با نرم افزار آباکوس مورد مطالعه قرار گرفته است و نتایج به صورت تصاویر و نمودارهای دریافت شده از روش عددی المان محدود با نرم افزار آباکوس در تحمل نیرو توسط تیر کامپوزیتی مسلح تحت بارهای رفت و برگشتی نشان داده شده است. امروزه به دلیل تنوع زیاد سازه های مورد استفاده و نبود شرایط آزمایشگاهی در هر زمان و همچنین در دست رس نبودن امکانات لازم برای انجام آزمایش و رسیدن به نتایج تجربی و آزمایشگاهی سعی بر آن شده است تا با نزدیک کردن نتایج آزمایشگاهی به نتایج حاصل از تحلیل نرم افزاری بتوان در موارد مشابه از نرم افزار ها به عنوان یک تحلیل گر قابل قبول استفاده نمود . در این تحقیق سعی بر آن شده تا با استفاده از تحلیل یک تیر کامپوزیتی توسط نرم افزار آباکوس رفتار این نوع از سازه مورد بررسی قرار گیرد .در پایان این تحقیق مشاهده می گردد که سازه های کامپوزیتی به دلیل داشتن انعطاف پذیری بیشتر نسبت به سایر سازه ها و داشتن سختی کمتر ؛ از یک سو با مستهلک کردن انرژی وارده می تواند نیروهایی بالاتر را متحمل شود و از سوی دیگر به دلیل انعطاف پذیر بودن دارای تغییر مکان های بیشتری نسبت به سایر سازه های مشابه ساخته شده از مصالح متفاوت است.
مهّم ترین پارامترها در طراحی ها عموما رفتار سازه است . یکی از روش های موثر در تعیین رفتار تیرهای کامپوزیتی از ابتدای بارگذاری تا لحظه شکست محاسبه بارهای ترک خوردگی ، تنش تسلیم و مقاومت نهایی ، استفاده از روش المان های غیر خطی است .مزیت این روش آن است که می توان رفتار تیرهای کامپوزیتی مسلح را در کلیه مراحل بارگذاری و نقاط قاب ، مورد بررسی قرار داد . نرم افزار آباکوس یک نرم افزار اجزا محدود است که در حل مسائل طراحی مهندسی کاربرد فراوان دارد . این نرم افزار بسیاری از نقطه ضعف های دیگر المان محدود را جبران کرده است. از بخش های مختلف نرم افزار آباکوس ، آباکوس استاندارد است که برای حل مسائل خطی و غیر خطی شامل مسائل دینامیکی و استاتیکی از آن استفاده می شود .
از دیگر بخش های نرم افزار آباکوس ، آباکوس اکسپلیسیت است که برای مسائل دینامیکی گذرا مانند ضربه ، برخورد و همچنین مسائل شبه استاتیکی و ... مورد استفاده قرار می گیرد مدل سازی آزمایشگاهی و تحلیل دقیق و روش های حل عددی ، از جمله روش های حل مسائل فیزیکی می باشد . ضعف عمده روش های آزمایشگاهی ، پرهزینه بودن و زمان بر بودن آن است در حالی که در روش عددی این چنین نیست . همچنین در حل مسائل که شرایط مرزی کمی پیچیده می شود نیز تحلیل های آزمایشگاهی دقیق ، غیر ممکن است . تنها روش های حل عددی مرسوم ، در حل این گونه مسائل کاربرد دارد . در این تحقیق با استفاده از روش های عددی به اعتبار سنجی المان محدود نرم افزار آباکوس پرداخته شده است . یکی از شناخته شده ترین انواع کامپوزیت که دارای بیشترین کاربرد نیز می باشد، پلیمرهای مسلح به الیاف کربن می باشد که دلیل کاربرد فراوان آن، نسبت مقاومت به وزن بالا، مقاومت در برابر خوردگی، نصب آسان و دسترسی بودن می باشد.
تحقیقات نشان می دهد که استفاده از تقویت کننده های کامپوزیتی با الیاف کربنی موجب افزایش سختی و مقاومت برشی تیرهای کامپوزیتی تقویت شده با نتایج بدست آمده از نتایج تئوریک از آیین نامه های مختلفی بهره گرفته شده که براساس آن مقادیر محاسبه شده از روابط پیشنهادی مقاومت برشی تیرهای کامپوزیتی دارای پایداری بیشتری است.
در تحقیقاتی دیگر نیز محققان به بررسی تاثیرات بارهای حرارتی بر رفتار خمشی تیرهای کامپوزیتی تقویت شده پرداخته شده و سعی شده است تا برخی راه حل ها به کاهش مسئله ناسازگاری بین مصالح و اجزاء کامپوزیت ها کمک شود.
مواد و روش تحقیق
در این پژوهش از روش عددی المان محدود با استفاده از نرم افزار آباکوس 6-14 برای مطالعه مدل های تیرهای کامپوزیتی مسلح استفاده شده است . بنابراین انجام این تحلیل و مطالعات عددی مورد ارزیابی قرار گرفته است . برای تحلیل المان محدود تیرهای کامپوزیتی مسلح ، ابتدا باید مدل هندسی تیرهای کامپوزیتی مسلح ،در ماژول هندسی نرم افزار آباکوس مطابق شکل ایجاد شود . لازم به ذکر است که در هنگام تحلیل تیرهای کامپوزیتی مسلح مورد مطالعه به روش المان محدود ، شرایط هندسی با همان الگوی بیان شده مش بندی منظم می شود و در صورت نیاز پارتیشن بندی می گردد. در این مدل سازی به دلیل رفتار سه بعدی آن، از المان Solid از نوع C3D8R المان پیوسته سه بعدی هشت نقطه ای با انتگرال کاهش یافته که یک المان هشت گرهی با سه درجه آزادی انتقالی در هر گره می باشد، استفاده شده است.
نوع بارگذاری از نوع دینامیک اکسپلیسیت و مصالح مصرفی از قسمت کامپوزیت به نرم افزار معرفی می شود. در این مدل تیرهای کامپوزیتی از یک طرف تحت بار کششی قرار گرفته تا یک تیر کامپوزیتی در برابر نیروهای جانبی مورد ارزیابی قرار گیرد. همچنین در قسمت مش بندی می توان از مش بندی های متفاوتی استفاده نمود تا در تحلیل های مقدماتی به بررسی تا ثیر اصلاح مش بر بهبود زمان محاسبه بدون افت در دقت تحلیل پرداخت. در این مدل سازی از مش بندی مکعبی استفاده شده است.
