در این مقاله، از ربطه های هندسی ساده برای تعیین ابعاد و هندسه یک سازه مشبک مخروطی استفاده شده است و با استفاده از همین رابطه ها و رابطه کلاسیک بار کمانشی یک تیر اویلری، بارکمانش بحرانی یک سازه پوسته ای مشبک مخروطی از موادمرکب تحت بار محوری، با روش تحلیلی محاسبه شده است. در ادامه نتایج این تحلیل با نتایج حاصل از آزمایش و نتایج حاصل از تحلیل المان مقایسه شده است. در این مقاله، با بهدست آوردن ضریب طول موثر، از رابطه تیر اویلری برای محاسبه کمانش استفاده شده است. نمونه های آزمایشی با یک روش ابتکاری در یک قالب قابل انعطاف از الیاف شیشه با روش رشته پیچی تر، در رزین اپوکسی تولید شده اند. از یک دستگاه کشش برای آزمایش فشاری محوری نمونه ها، استفاده شده است. این دستگاه، بار فشاری را بر حسب جابه جایی نسبی دو انتهای سازه را به دست می دهد. با استفاده از منحنی حاصل از بار-جابه جایی می توان بارکمانش بحرانی سازه را تعیین نمود. دراین آزمایش مدهای واماندگی سازه مشبک همچون کمانش عمومی و شکست ریب مشاهده شد. نتایج آزمایش و المان محدود نشان می دهند، حل تحلیلی در پیشگویی بار کمانش بحرانی سازه برای طراحی اولیه، دارای کارایی مناسبی است. همچنین، حل تحلیلی در پیشگویی بار کمانش بحرانی یک پوسته مشبک مخروطی که دو ریب محیطی نزدیک به انتهای بزرگ آن تقویت شده است، دقیق تر است.

در این مقاله به تحلیل تیر برنولی ویسکوالاستیک دو سر مفصل تحت یک بارگذاری عرضی دینامیکی توأم با بار محوری فشاری پرداخته شد. بار عرضی دینامیکی اعمالی به صورت یک بار غیر هارمونیک، دارای تابع نمایی و کاهشی در طول زمان، و بار محوری اعمالی به صورت فشاری و ثابت در نظر گرفته شد. این مطالعه برای اولین بار تأثیر یک بار عرضی نمایی کاهشی خاص را مورد بررسی قرار داد و پدیده تشدید غیر هارمونیک تیر ویسکوالاستیک را معرفی، فرمول بندی و اثبات کرد.رابطه ی تنش-کرنش ماده ویسکوالاستیک خطی درنظرگرفته شده، طبق انتگرال بولتزمن بیان شد. تابع آسودگی ماده ویسکوالاستیک بر اساس دو جمله از سری پرونی تعریف شد. میدان جابجایی بر حسب حاصل ضرب دو تابع، یک تابع مکانی معلوم و یک تابع زمانی دارای ضرایب مجهول تقریب زده شد. با استفاده از رابطه ی کار مجازی، فرمول بندی تیر ویسکوالاستیک استخراج شد و سپس به کمک تبدیل لاپلاس، ضرایب مجهول تابع زمان محاسبه گردید. در نهایت میدان جابجایی تیر ویسکوالاستیک بصورت صریح در حوزه زمان و مکان بیان شد.به منظور صحت سنجی نتایج، از مدلسازی تیر مربوطه توسط نرم افزار آبکوس استفاده شد. در قسمت نتایج عددی، تأثیر پارامترهای مختلف ماده ویسکوالاستیک و بارگذاری های مختلف بر روی جابجایی تیر ویسکوالاستیک مورد بررسی قرار گرفت. همچنین زمان وقوع پدیده تشدید غیر هارمونیک، و نسبت دامنه بیشترین جابجایی در لحظه تشدید به جابجایی در لحظه صفر محاسبه گردید.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

در این مقاله پایداری حرارتی پوسته های استوانه ای ساخته شده از مواد هدفمند تحت بستر الاستیک و نیروی محوری بررسی شده است. به این منظور ابتدا معادلات حاکم بر پوسته استوانه ای تحت بستر الاستیک مبتنی بر تئوری مرتبه اول برشی سندرز-کویتر با استفاده از اصل همیلتون استخراج شده اند. معادلات مشتق جزئی حاکم با استفاده از روش حل گالرکین به معادلات جبری معمولی تبدیل و بار کمانش حرارتی محاسبه می شود. خواص مواد هدفمند مطابق قانون توانی در جهت ضخامت تغییر می کند. بستر الاستیک مورد نظر از نوع دو پارامتری پسترناک بوده و شامل ترم های خطی وینکلر و برشی می شود. توزیع دما در طول ضخامت پوسته به سه صورت: تغییر دمای یکسان، توزیع خطی و غیرخطی در نظر گرفته شده است. برای حالت توزیع غیرخطی دما از دو روش حل تقریبی و دقیق استفاده شده و اثرات آنها بر دمای بحرانی پوسته بررسی شده اند. نشان داده شد که روش حل تقریبی نسبت به حل دقیق نتایج متفاوتی را حاصل می کند. دماهای بحرانی پوسته استوانه ای از جنس ماده همسانگرد تحت شرایط مرزی ساده و افزایش یکنواخت دما و توزیع خطی دما بدست آمده و با نتایج مراجع مقایسه شده اند. با تکیه بر تئوری توسعه داده شده، اثرات بستر الاستیک و نیروی محوری بر پایداری حرارتی پوسته از جنس ماده هدفمند بررسی می شوند.

وجود نقص های سازه ای می تواند ظرفیت باربری اعضای فشاری را تا حد زیادی کاهش دهد. این نقص ها می توانند از نوع ترک، خوردگی، سوراخ شدگی و یا فرورفتگی سطح صاف عضو به دلیل برخورد یک جسم خارجی ایجاد شوند. به عنوان مثال اعضای استوانه ای سکوهای دریایی یا پایه ی پل ها و ساختمان ها که عمدتا تحت بارهای محوری می باشند ممکن است حین پهلوگیری کشتی ها و یا توسط وسایل نقلیه ی سنگین که در حال حرکت هستند دچار آسیب شوند. وجود نقص های یاد شده در اعضای محوری با مقطع دایره ای می تواند باعث بروز خرابی زود هنگام این المان های سازه ای به دلیل کمانش موضعی و در ادامه کمانش کلی عضو گردد. لذا می بایست ظرفیت باربری محوری و اثرات مخرب آسیب وارده پیش بینی شده و تاثیر پارامترهای هندسی و مکانیکی فرورفتگی های ایجاد شده در اثر برخوردهای احتمالی بر نوع شکست عضو بررسی شود. در این مطالعه جهت بررسی ظرفیت باربری محوری ستون های استوانه ای یاد شده با بهره گیری از روش اجزای محدود، ستون های استوانه ای در اثر آسیب وارده از سوی یک جسم کروی قرار گرفته و تاثیر عوامل مختلف به صورت پارامتریک مورد بررسی قرار گرفته است. برای مدلسازی از نرم افزار آباکوس استفاده شده و مدل های عددی با استفاده از نتایج تست محوری یک استوانه ی جدارنازک صحت سنجی شده اند. پارامترهای مورد بررسی شامل: عمق آسیب، لاغری جداره ی استوانه، محل آسیب، طول عضو محوری و شعاع جسم برخورد کننده می باشد. با توجه به نتایج تحلیل های انجام شده، عمق آسیب و لاغری جداره ی استوانه، پارامترهای تاثیرگذار بر ظرفیت کمانشی استوانه های آسیب دیده تحت بار محوری می باشند. بر همین اساس، با افزایش عمق آسیب و لاغری جداره ی استوانه مقدار بار کمانش نمونه کاهش می یابد. این در حالی است که شکل کمانش یافته نمونه های با عمق آسیب و لاغری جداره ی متفاوت عمدتا مشابه هم بوده و تفاوت چندانی با هم ندارند. رفتار پس کمانشی این اعضا متاثر از لاغری جداره ی استوانه، محل آسیب و طول عضو می باشد. به طوری که با افزایش لاغری جداره ی استوانه و طول عضو و همچنین نزدیک تر شدن محل آسیب به تکیه گاه، ظرفیت پس کمانشی نمونه کاهش می یابد. همچنین با نزدیک تر شدن محل آسیب به تکیه گاه، حلقه ی کمانش در نزدیکی تکیه گاه دورتر حذف و کل تغییرشکل ها در سمت تکیه گاه نزدیک متمرکز می شود که زوال مقاومت بیشتر را در پی دارد. شعاع جسم برخورد کننده تاثیری بر ظرفیت کمانشی یا رفتار پس کمانشی نمونه ندارد. برای نمونه های آسیب دیده توسط اجسام با شعاع متفاوت ولی عمق آسیب مشابه، تفاوت موجود در پروفیل آسیب بسیار اندک می باشد که همان تفاوت نیز طی روند افزایش تغییرشکل ها و بروز کمانش حذف شده و تغییرشکل نهایی نمونه ها مشابه هم می گردد. در پایان، با برازش روابطی به نتایج بدست آمده از بررسی تاثیر هر پارامتر، روابطی برای تعیین ظرفیت کمانشی و ظرفیت پسماند (ظرفیت عضو در دو برابر تغییرشکل متناظر کمانش) اعضای محوری یاد شده ارایه شده است. بر اساس بررسی های به عمل آمده، دقت روابط ارایه شده مناسب بوده و می توان از این روابط در روند طراحی یا ارزیابی ثانویه ی نمونه های آسیب دیده استفاده نمود.