در این مقاله، به بررسی ارتعاشات آزاد یک تیر کامپوزیتی پرداخته شده که دارای پیچش اولیه است به نحوی که یک انتهای تیر بدون پیچش و انتهای دیگر تیر دارای حداکثر زاویه پیچش می ­باشد. تیر در این تحقیق لایه ­ای بوده به نحوی که هر لایه با مقداری از صفحات گرافن تقویت شده است. لایه ­های مختلف مقادیر مختلفی تقویت کننده دارند که موجب ایجاد یک توزیع هدفمند خواهد شد. مدول الاستیسیته کامپوزیت با قانون هالپین-سای و دو خاصیت چگالی و ضریب پوآسون به کمک قانون ساده مخلوط ­ها محاسبه شده ­اند. برای مدلسازی تیر از تئوری تیر تیموشنکو استفاده شده است. توابع شکل به کار رفته در روش ریتز از نوع توابع چبیشف انتخاب شده است. با استفاده از روش ریتز و توابع چبیشف فرم ماترسی معادلات حاکم بر ارتعاشات آزاد حاصل شده و از حل این معادلات به شکل یک مساله مقدار ویژه، فرکانس ­های طبیعی تیر پیچیده شده به عنوان نتایج حاصل از این تحقیق به دست آمده­اند. این نتایج در ابتدا با مراجع دیگر به شکل ­های مختلف صحت سنجی شده است. سپس تاثیر پارامترهای مختلف همچون تعداد لایه های کامپوزیت، شرایط مرزی، زاویه پیچش، نرخ زاویه پیچش، کسر حجمی گرافن و نحوه چیدمان آنها بر روی ارتعاشات آزاد تیر مورد نظر بررسی شده است. نتایج این تحقیق به خوبی نشان می­ دهد که بالا رفتن کسر حجمی گرافن باعث بالاتر رفتن فرکانس ­های طبیعی تیر می ­شود به طوری که بالاترین فرکانس­ ها مربوط به الگوی توزیع FG-X بوده و کمترین فرکانس ­های طبیعی در حالت FG-O مشاهده می­ شود. اثر زاویه پیچش نیز بر روی فرکانس طبیعی تیر به شماره فرکانس بستگی دارد به طوری که با بالا رفتن نرخ زاویه پیچش، فرکانس­ های تیر ممکن است کاهش یا افزایش پیدا کنند.

نتایج آزمایشگاهی نشان می دهند که تقویت خمشی تیرهای بتنی با پلیمرهای مسلح شده با الیاف کربنی CFRP رضایت بخش است. در این مقاله از روش چسباندن خارجی (EB) و جایگذاری نزدیک سطح (NSM) برای تقویت تیرهای بتن مسلح در پلها استفاده شده است و میزان کارآمدی روش های نامبرده بر افزایش ظرفیت خمشی تیرهای بتنی ای که تحت بارهای یکنواخت قرار گرفته اند، ارزیابی شده است. ابتدا، نتایج آزمایشگاهی سه تیر دارای ویژگی های مختلف با نتایج به دست آمده از مدل عددی و نتایج محاسبه شده بر اساس آیین نامه ACI مقایسه شده است. نتایج، سازگاری مناسبی با نتایج مدل های ساخته شده توسط Ansys دارند. سپس تاثیر نحوه آرایش، تعداد لایه ها، مقدار ورق CFRP در روش EB، و تعداد شیارها و ابعاد شیار در روش NSM و تاثیر مقاوم سازی بر سازه های پیش بارگذاری شده، بر روی شاه تیرهای بتنی واقعی پل 42 ساله ای Interstate که توسط Aidoo و همکارانش، به نام نمونه کنترل و نمونه های تقویت شده به روش EB و NSM تحت بار یکنواخت تا مرحله شکست، مورد آزمایش قرار گرفته بودند، به وسیله مدل های رایانه ای، ساخته شده و مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان می دهند که نمودار بار - تغییر مکان با نتایج آزمایش های گزارش شده تطابق خوبی دارند، و با افزایش نسبت CFRP در مقطع، ظرفیت باربری نمونه ها تا 30% افزایش یافته، ولی با تغییر تدریجی تعداد لایه های ورق CFRP از 4 لایه در وسط تا یک لایه در نواحی تکیه گاه در طول تیر نسبت به تیر کنترل افزایش مقاومت برابر %32.3 است. همچنین با افزایش یک نسبت یکسان از CFRP، تیرهای تقویت شده به روش NSM، به مقاومت نهایی بیشتری (10%) نسبت به تیرهای تقویت شده به روش EB رسیده اند. در ضمن مقاومت نهایی تیرهای تقویت شده به پیش بارگذاری تیرها وابسته نیست.

استفاده از بتن های ویژه و توانمند در سازه های بتنی به علت دارا بودن خصوصیات منحصر به فرد، رو به گسترش می باشد. یکی از روش های غلبه بر این مشکل مسلح کردن بتن به الیاف می باشد که سبب تشکیل ترک های ریز چندگانه می گردد که مشخصه اصلی تامین شکل پذیری کششی مصالح HPFRCC است. با توجه به بررسی عمده استفاده از این مصالح بر روی رفتار خمشی و توجه کمتر به رفتار برشی، در این تحقیق اقدام به بررسی رفتار برشی این مصالح در تیرهای عمیق شده است. در این راستا پاسخ تجربی تعداد 5 تیر شامل تیرهای ساده عمیق مسلح بتن کامپوزیتی الیافی تحت بار متمرکز در وسط دهانه با نسبت دهانه برشی به عمق 75/0 مورد بررسی قرار گرفته است. تیرهای عمیق گروه اول با درصد متفاوت الیاف 0، 1 و 2 درصد و تیرهای گروه دوم با الیاف فولادی 0 و 2 درصد ساخته شدند. نمونه های گروه اول فاقد آرماتور برشی جان و نمونه های گروه دوم دارای آرماتور برشی جان می باشند. پس از انجام آزمایشات، ملاحظه گردید که با افزایش درصد الیاف فولادی در تیرهای عمیق، ظرفیت باربری و همچنین شکل پذیری نمونه ها به میزان قابل توجهی افزایش یافت. افزایش درصد الیاف و همچنین اضافه نمودن آرماتور های برشی، میزان ضریب شکل پذیری برشی را افزایش می دهد. از طرفی ملاحظه گردید، نمونه های F2 در گروه دوم که دارای آرماتور برشی جان می باشند، نسبت به نمونه مشابه در گروه اول (فاقد آرماتور برش جان)، دارای ضریب شکل پذیری حدود 9درصد بیشتر می باشند.

در این تحقیق به خصوصیات مکانیکی شامل مقاومت خمشی و مقاومت در برابر ضربه برای تیرهای کامپوزیت فولادی با بتن با عملکرد بالا پرداخته می شود. در ساخت قسمت فولادی نمونه ها از مقطع سپری نمره 4 که در قسمت کششی از ورق با ضخامت 5 میلیمتر و در دو عرض 30 و 40 میلیمتر به طول 70 سانتیمتر استفاده می شود. لازم به ذکر است بال فشاری تعدادی از نمونه ها به وسیله بتن با نسبت الیاف فولادی متفاوت تقویت شده است. در ساخت بتن، نمونه ها از بتن خودمتراکم با 3 درصد الیاف فولادی متفاوت که عبارتند از 0 ،5/0 و 1 درصد استفاده گردید. نتایج آزمایش های ضربه نشان می دهد میزان جذب انرژی و همچنین نیروی بیشینه اولیه با افزایش درصد الیاف افزایش یافته است، به طوری که بیشترین جذب انرژی مربوط به تیر با عمق بتن 4 سانتی متر و درصد فیبر 1 درصد می باشد که نسبت به نمونه بدون بتن 09/0درصد افزایش داشته است. در مورد نتایج آزمایش خمشی نیز با بیشتر شدن الیاف، مقدار مقاومت بطور متناوب افزایش یافت به طوری که تیر مذکور بهترین عملکرد را داشته که افزایش مقاومت آن نسبت به نمونه مشابه بدون بتن برابر 204 درصد بوده است.

در این پژوهش تجزیه و تحلیل خمش غیرخطی یک تیر کامپوزیتی تقویت شده توسط پلاکت های گرافن با توزیع غیر یکنواخت در راستای ضخامت، بررسی و ارائه شده است. معادلات دیفرانسیل غیرخطی حاکم در این پژوهش بر اساس نظریه تغییر شکل برشی مرتبه اول و اصل حداقل انرژی پتانسیل، استخراج شده و با استفاده از روش مربعات دیفرانسیلی هارمونیک حل شده است. خواص مکانیکی و مدول الاستیک موثر کامپوزیت تقویت شده با پلاکت گرافن با استفاده از مدل میکرومکانیکی هالپین- تسای اصلاح شده محاسبه شده است. همچنین، از قاعده اختلاط برای تعیین نسبت پواسون موثر استفاده شده است. ابتدا، مطالعات مقایسه ای بین تیرهای استاندارد کامپوزیتی مدرج تابعی و تیرهای تقویت شده با پلاکت های گرافن، ارائه شده است و سپس اثرات شرایط مرزی، کسر وزنی و الگوی توزیع پلاکت های گرافن و تعداد کل لایه ها بر ویژگی های خمش غیرخطی تیرهای کامپوزیتی مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج این پژوهش نشان دهنده قابلیت بالای روش پیشنهادی برای حل مسائل غیرخطی و بدست آوردن رفتار خمشی تیرهای کامپوزیتی تقویت شده، می باشد. همچنین مطالعات پارامتری نشان می دهد با افزایش کسر وزنی پلاکت های گرافن، استحکام خمشی تیر بهبود یافته و خیز تیر کاهش می یابد. علاوه بر این، افزایش تعداد کل لایه های کامپوزیت تقویت شده با پلاکت گرافن، سبب می شود که توزیع تنش در راستای ضخامت تیر هموارتر شود.

آلیاژهای حافظه دار نسل جدیدی از مواد هوشمند هستند که موضوع بسیاری از پژوهش ها در سال های اخیر بوده اند. در این پژوهش از سیم های آلیاژی حافظه دار برای بهبود رفتار ارتعاشی و ساختاری تیرهای کامپوزیتی استفاده شده است. یک حل عددی برای محاسبه فرکانس های طبیعی تیر دوسرگیردار ارائه شد و نتایج به دست آمده در این پژوهش با نتایج مراجع موجود صحه گذاری شد. دو هدف اساسی که در این پژوهش دنبال شد، نخست تحلیل اثر پارامترهای طراحی سیم های آلیاژی حافظه دار تعبیه شده بر فرکانس های طبیعی تیرهای کامپوزیتی و دوم طراحی بهینه آلیاژهای حافظه دار برای بهبود رفتار ساختاری و ارتعاشاتی تیر کامپوزیتی است. در مرحله نخست اثر پارامترهای طراحی سیم های آلیاژی حافظه دار شامل تعداد و قطر نسبی سیم ها بر فرکانس های طبیعی و جرم کل سازه مورد بررسی قرار گرفت. در مرحله دوم، بیشینه سازی فرکانس طبیعی نخست سازه و کمینه سازی وزن کلی سازه به عنوان توابع هدف فرآیند بهینه سازی چند هدفی در دستور کار قرار گرفت و با به کارگیری الگوریتم ژنتیک و روش بهینه سازی مجموع وزنی انجام پذیرفت. نتایج به دست آمده از فرآیند بهینه سازی این پژوهش کارآیی بالای روش پیشنهادی را در بهبود رفتار ارتعاشی و ساختاری تیر کامپوزیتی آلیاژی حافظه دار مورد تایید قرار داد.

در این مقاله یک مدل اجزاء محدود جامع برای تحلیل پاسخ گذرا و ماندگار محرکها و تیرهای هوشمند با ساختار کامپوزیتی متشکل از المنت های آلیاژ حافظه دار1 (SMA) تعبیه شده در یک ماده ماتریس و دارای درجات آزادی و قابلیت تحرک در سه بعد، ارائه شده است. بدلیل وجود تنش های برشی و خیز نسبتا بزرگ در این سازه ها، مدلسازی بر اساس یک تئوری پیشرفته برای تیرها و با فرض میدان کرنش غیر خطی ون-کارمن انجام گرفته است. برای رفتار ترمومکانیکی SMA از یک معادله مشخصه با ضرائب متغیر، بهمراه معادلات سینتیک تبدیل فاز سینوسی استفاده بعمل آمده است. در این مقاله ابتدا فرم ضعیف معادلات تعادل و انرژی تعیین شده، و سپس بر اساس آن یک فرمولبندی اجزاء محدود غیر خطی برای این سازه های فعال استخراج گردیده است. این مدل اجزاء محدود قادر است محرکها و تیرهای کامپوزیتی SMA با هر شکل سطح مقطع را تحلیل نماید. البته این مدل محدود به حالاتی است که در تیر پیچش ایجاد نمی شود. در مرحله آخر، این مدل F.E. بر روی مثال خاصی از این سازه ها اعمال شده و بکمک یک برنامه کامپیوتری تحلیل و نتایج عددی حاصله در نمودارهایی ارائه گردیده است. این نتایج عددی موید صحت و توانایی این مدل اجزا محدود برای تحلیل پاسخ این نوع سازه های کامپوزیتی SMA می باشند.

در این مقاله با استفاده از روابط حاکم بر مکانیک شکست و اجزای محدود، ترک خوردگی در مود اول (بازشدگی) برای تیرهای بتن آرمه ی مقاوم سازی شده با ورق های کامپوزیتی بر اساس ارائه ی روشی جدید، تحلیل و مدل سازی می شود. در این روش، برای شبیه سازی ترک، روابط تعیین ضرایب شدت تنش با حضور آرماتورها و ورق تقویتی توسعه داده می شوند. در روش پیشنهاد شده، اجزای تیر به دو دسته، شامل اجزای بدون ترک و دارای ترک تقسیم می شوند. در اجزای بدون ترک، از روابط، معادلات، ماتریس سختی و جرم متعارف حاکم بر تیر با در نظر گرفتن تغییرات ممان اینرسی ناشی از حضور آرماتورها و ورق های تقویتی استفاده می گردد. در جزء محدود دارای ترک، مشخصات ترک با استفاده از ایجاد یک نقص هندسی در مقطع تیر شبیه سازی می گردد. به طوری که کاهش سختی جزء دارای ترک به واسطه ی تغییر ابعاد ناپیوستگی معادل می گردد. در اینجا تغییرات سختی جزء ترک خورده به صورت تابعی از ضرایب شدت تنش اصلاح شده، محاسبه و ارائه می گردد. در روش حاضر، جزءمحدود دارای ترک، با تقسیم شدن به دو "ریز بخش" در دو طرف یک فنر پیچشی مدل سازی می گردد. که در آن با استفاده از اعمال معادلات پیوستگی در نقطه ی ترک، ماتریس های سختی و جرم دو ریز بخش و سپس ماتریس سختی و جرم اصلاح شده ی جزءمحدود دارای ترک استخراج می گردد. در ادامه این روش برای یک تحلیل ارتعاشی توسعه داده می شود. اثرات مکان ترک، و اثر گسترش ترک بر روی رفتار استاتیکی و ارتعاشی تیر بتن آرمه بررسی می گردد. برای اطمینان از صحت و دقت روش ارائه شده تمام تحلیل های انجام شده، در نرم افزار آباکوس پیاده سازی می گردد.