جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه "nonlinear finite element" در نشریات گروه "عمران"
تکرار جستجوی کلیدواژه «nonlinear finite element» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»-
Joints, which are usually located in the abutments of dams, play a vital role in the seismic stability evaluation of arch dams. This paper presents a comprehensive numerical investigation of the influence of uplift pressure in joints on the seismic response of an arch dam, with a focus on the interaction between the dam and the rock wedges. For this study, the Bakhtiari arch dam, having one rock wedge at each abutment, was chosen as a case study, and three distinct finite element models of the dam were developed. Three components of El Centro were applied to the dam's foundation, and the influences of dam-rock wedge interaction on the crest displacement time history and tensile damage of the arch dam were investigated. Four different scenarios were taken into account. The results indicated that taking uplift pressure in joints into account has important effects on the dam responsesWedge;Arch dam.
Keywords: Uplift pressure, jointed foundation, Nonlinear Finite element, wedge, Arch dam -
در این پژوهش با استفاده از روش اجزای محدود غیرخطی، رفتار اتصالات بتن آرمه تحت بارگذاری جانبی مطالعه می شود. این اتصالات بر پایه آیین نامه های پیشین و بدون ملاحظه ضوابط و جزییات لرزه ای حاضر در آیین نامه های جدید، طراحی شده و از ورق های FRP با اتصال خارجی برای تقویت آنها استفاده گردیده است. در مدل المان محدود پیشنهادی، علاوه بر اعمال مشخصه های رفتار غیرخطی بتن در کشش و فشار، مکانیزهای خرابی ورق های FRP و عملکرد چسبندگی و جدایش در ناحیه فصل مشترک بتن-FRP نیز شبیه سازی شده است. دقت مدل پیشنهادی با مقایسه نتایج عددی به صورت نمودار پوش حاصل از تحلیل سیکلی با داده های شش نمونه آزمایشگاهی پیشین صحت سنجی شد. مشاهده می شود که منحنی های پوش حاصل از این مدل سازی با دقت خوبی مقاومت و تغییرشکل ماکزیمم نمونه ها را پیش بینی می نماید. بر پایه مدل صحت سنجی شده، رفتار اتصالات خارجی دو بعدی، عملکرد سه بعدی اتصالات داخلی و خارجی با در نظر گرفتن اثر دال و تیر جانبی و همچنین تقویت اتصالات به صورت سه بعدی و کاربردی، با استفاده از ورق های FRP و با تمرکز بر نقش ناحیه فصل مشترک، مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که دال و تیر عرضی در عملکرد اتصالات معیوب نقش مهمی دارد که می تواند تا بیش از 20 درصد مقاومت نمونه را افزایش دهد؛ همچنین در مدل های تقویت سه بعدی اتصالات، احتمال وقوع جدایش ورق FRP از حالت دو بعدی بیشتر است.
کلید واژگان: اتصالات قاب بتن آرمه, تحلیل اجزای محدود غیرخطی, ورق های FRP, بارگذاری سیکلی, چسبندگی فصل مشترک بتن و FRPSeismic performance of FRP-strengthened RC joints by applying bond effects of concrete-FRP interfaceIn this research, a numerical study has been performed on the seismic behavior of the deficient RC beam-column joints (with non-seismic detailing), and the seismic rehabilitation of these joints by using FRP composite laminates. At first, based on previous experimental studies, a series of RC joint specimen were considered to verification the proposed numerical model. These series of specimens include six RC interior joint specimens with non-seismic detailing and retrofitted with FRP laminates under cyclic loading. Comparison between the load-displacement curves obtained from numerical model with corresponding experimental data show that the proposed model is capable to high accurately predict the response of RC joints under cyclic loading. Then, based on the verified model, the performance of two dimensional (2-D) deficient and strengthened exterior RC joint, three dimensional (3-D) interior and exterior RC joints with considering the effect of slab and beam perpendicular to the plane of frame and also strengthening of (3-D) RC joints with focusing on the behavior of the FRP to concrete interface is evaluated. It was observed that the failure mode of the retrofitted RC exterior specimens, unlike the deficient specimens, is the formation of the plastic hinge in the beam section. In addition, it is seen that the slab and the lateral beam have a significant effect on the performance of deficient joints, which can increase the resistance of the 3-D specimens by more than 20%; also, in 3D strengthened joints, the possibility debonding of FRP laminates from concrete is higher than the 2-D model.
Keywords: RC beam-column joints, Nonlinear finite element, FRP laminate, Cyclic loading, bond effects FRP-Concrete interface -
با توجه به اینکه سازه های معمول فقط در برابر بارهای ثقلی و لرزه ای طراحی می شوند، نیاز است عملکرد این سازه ها در برابر بارگذاری های سریع نیز موردبررسی قرار گیرد تا در صورت لزوم در برابر این آسیب مقاوم و محافظت شوند. در این مقاله اثر آرایش میلگردهای عرضی و فواصل آن ها بر عملکرد المان های تیر- ستون در برابر بار انفجاری مطالعه شده است. بدین منظور 13 مدل مختلف با آرایش میلگردهای عرضی متفاوت تحت انفجار نزدیک با 25 کیلوگرم TNT قرار گرفت. مدل سازی به روش اجزا محدود در نرم افزار اتوداین (Autodyn) انجام شد و پارامترهای مدل سازی انفجار، مدل های رفتاری المان بتنی و میلگردها، ابعاد مش بندی هوا و المان بتنی از مقایسه نتایج عددی با نتایج آزمایش میدانی انفجار در مطالعات پیشین تعیین و صحت سنجی شدند. در این پژوهش پنج تیپ آرایش میلگرد عرضی متناسب با فواصل خاموت ها و 3 نوع شکل خاموت گذاری مدل سازی شدند. برای آرایش خاموت ها، خاموت مربعی، خاموت مربعی همراه با سنجاق و خاموت مربعی همراه خاموت لوزی شکل استفاده شد. میزان تغییر شکل و نحوه خرابی المان ها به عنوان معیار عملکرد حالت های مختلف باهم دیگر مقایسه شدند. نتایج نشان داد به ازای مقدار آرماتور ثابت، المان تیر -ستون با خاموت مربعی همراه با سنجاق، تغییر شکل کمتر و عملکرد بهتری نسبت به سایر آرایش های خاموت عرضی دارد، به طوری که میزان حداکثر تغییر شکل در مدل A-1 (خاموت مربعی) 65 میلی متر و در مدل D-2 (خاموت مربعی همراه با سنجاق)، 26 میلی متر به دست آمده است که کاهش 60 درصدی را نشان می دهد و همچنین خرابی در طول المان برای مدل D-2 مشاهده نمی شود.کلید واژگان: انفجار حوزه نزدیک, تیر- ستون بتنی, میلگردهای عرضی, نرم افزار اتوداین, تحلیل غیرخطیDue to the fact that common structures are designed only against gravity and seismic loads, the performance of these structures must be investigated against impact loading, in order to protect against this damage if necessary. In this paper, the effect of the arrangement of different shape of transverse bars and their spacing on the performance of beam-column element against blast loading has been studied. In this study, 13 model of concrete beam-column element with different transverse bar arrangement has been explored to examine their performance against explosions with 25 kg TNT. The finite element modeling was performed in Autodyn software and the parameters of explosion modeling, behavioral models of concrete elements and rebar, air meshing dimensions and concrete elements were determined with the results of the field test of explosion in previous studies. In this research, five type of transverse bars shape were modeled proportional to the three spacing of transverse bars. The degree of deformation and the mode of failure of the elements were compared as a measure of the performance of different states of each other. The results showed that for constant area of rebar, the element with one square tie and one link has best performance comparing to other arrangements. The maximum deformation rate in the A-1 (with one square tie ) model was 65 mm and in the D-2 model (one square tie and one link), it was 26 mm, showing a decrease of 60%.Keywords: Near Field Explosion, Concrete Beam -Column, Transverse rebar, Nonlinear Finite element, Autodyn
-
در چند سال اخیر با پیشرفت های صورت گرفته در تولید محصولات زمین پارچه ای، استفاده از این محصولات در مسلح سازی روسازی افزایش چشم گیری داشته است. در بین این محصولات، ژئوسل به سبب محصور کنندگی مناسب سنگ دانه ها ناشی از هندسه سه بعدی باعث افزایش سختی مصالح سنگدانه ای می شود. به منظور بررسی تاثیر مسلح سازی لایه اساس با ژئوسل، شش هندسه مختلف در حالت اساس مسلح و غیرمسلح در نرم افزار المان محدود ABAQUS مدل سازی گردید و رفتار مصالح سنگدانه ای لایه های اساس و زیراساس با سابروتین نویسی به زبان فرترن به صورت غیرخطی در نظر گرفته شد. در مرحله بعد نتایج حاصل از برنامه ABAQUS با استفاده از نتایج حاصل از دو برنامه KENLAYER و MICHPAVE و همچنین یک مقطع آزمایش تمام مقیاس اعتبار سنجی شد که نتایج نشان دهنده انطباق بسیار خوب نتایج حاصل از برنامه ABAQUS با نتایج سایر برنامه ها و همچنین نتایج آزمایش های میدانی بود. بر اساس نتایج مدل سازی با مسلح سازی لایه اساس سنگدانه ای، پاسخ های افت و خیز سطح 28/10-5 درصد، پاسخ های کرنش کششی تار پایین آسفالت 24/12-15/7 درصد و کرنش فشاری قائم روی خاک بستر 19/9-1/5 درصد کاهش می یابند. همچنین تحلیل خرابی با روابط انستیتو آسفالت بر روی نتایج مدل سازی انجام گرفت و مشخص گردید که مسلح سازی عمر خستگی آسفالت را 94/34-68/21 درصد و عمر شیارشدگی بستر را 35-89/20 درصد افزایش می دهد.کلید واژگان: مسلح سازی, ژئوسل, اساس سنگدانه ای, المان محدود غیرخطی, عمر خستگی, عمر شیارشدگیIn the past few years, with the advances made in the production of geosynthetic products, the use of these products in the pavement reinforcement has increased dramatically. Among the geosynthetic products, geocell improves the performance of the pavement due to the proper 3D confining of aggregates materials inside its cells. In order to investigate the effect of base layer reinforced with the geocell, six different geometries with reinforced and unreinforced base layer were simulated in ABAQUS finite element software. The behaviour of aggregate base and subbase layers were consirdered nonlinear which is implemented in ABAQUS by a FORTRAN subroutine. In the next stage, the results of the ABAQUS program as well as FORTRAN subroutine were validated using the results of KENLAYER and MICHPAVE programs as well as a full scale test. The results showed that the results of the ABAQUS program are consistent with results of other programs and also with the results of the fieled test. According to this research, by reinforcement of base layer using geocell, the surface deflection responses decreases betwen 5 to 10.28%, the tensile strain responses at the bottom of the asphalt decreases between 7.15 to 12.24% and the vertical compression strain on the top of subgrade decreases between 5.1to 9.19%. Also, the damage analysis was conducted based on the Asphalt Institute relations and results showed that the reinforcement of base layer increase asphalt fatigue life by 21.68-34.94% and subgrade rutting life by 20.89-35%.Keywords: Geocel Reinforcement, Aggregate Base, Nonlinear Finite element, Fatigue life, Rutting life
-
دیوارهای برشی بتنی مسلح کوتاه با نسبت ارتفاع به طول کوچک تر از 2، در ساختمان های کوتاه یا در طبقات پایین ساختمان های بلند یا در نیروگاه های هسته ای رایج اند. دیوارها با این تناسب هندسی، تغییرشکل برشی زیادی در مقایسه با تغییرشکل خمشی دارند. لذا در طراحی این دیوارها معمولا مقاومت برشی حاکم خواهد بود. به همین ترتیب، پیش بینی پاسخ لرزه ای و به دنبال آن، دستیابی به طراحی این سازه نیاز به یک مدل سازی صحیح، کارا و جامع دارد که بتواند رفتار مشابه با واقعیت را از خود نشان دهد. در این تحقیق، پارامترهای تاثیرگذار در مدل سازی دیوارهای برشی کوتاه تحت بارهای جانبی در دو مقیاس کوچک و بزرگ براساس نتایج آزمایشات، راستی آزمایی و معرفی شده است. ابتدا مدل سازی با استفاده از یک نرم افزار اجزای محدود غیرخطی در مقیاس کوچک (نرم افزار Vector2) و سپس مدل سازی با نرم افزار کاربردی دیگری با توانمندی مدل سازی با مقیاس بزرگ (اپنسیس) صورت گرفته است. در نهایت، نتایج حاصل از این دو نرم افزار با نتایج آزمایشگاهی راستی آزمایی شده است. نتایج حاصل از بررسی های این مقاله نشان می دهد که نرم افزار اجزای محدود غیرخطی Vector2 دارای دقت بالایی در مدل سازی پاسخ دیوارهای برشی کوتاه می باشد؛ ولی در صورتی که نیاز به مدل سازی دیوار برشی کوتاه در مقیاس بزرگ و در کنار یک سازه سه بعدی باشد، به شرط نسبت هندسی مناسب ارتفاع به طول دیوار، توصیه به استفاده از نرم افزار اپنسیس می شود.کلید واژگان: دیوارهای برشی کوتاه, مدلسازی با مقیاس کوچک, مدلسازی با مقیاس بزرگ, اجزای محدود غیرخطیReinforced concrete squat walls with an aspect ratio less than 2 are prevalent in low-rise construction and at lower levels of tall buildings or nuclear power plants. They show a significant amount of shear deformation as compared to bending deformation. Shear strength governs the design of such walls. Prediction of seismic behavior, and followed by the design of these systems need an efficient modeling method. this study calibrates the effective modeling parameters of squat shear walls in small and large scales based on the test results. The modeling to be accomplished initially with non-linear finite element software on small scale (Vector2) and then with software by large scaleability (OpenSees), and the results were calibrated with test results. The study results show nonlinear finite element software has high accuracy in squat shear wall modeling. However, if a large-scale squat shear wall modeling along with a three-dimensional structure is required, on condition of a suitable aspect ratio, this paper is recommended to use OpenSees software.Keywords: squat shear wall, modeling in small scale, modeling in large scale, nonlinear finite element
-
در سالهای اخیر با گسترش فناوری های نوین در صنعت ساختمان، پانل های ساندویچی بتنی به تدریج جایگزین میان قاب های بنایی در ساختمان ها شده است. نادیده گرفتن اثر پانل های مذکور به عنوان میان قاب در رفتار ساختمان ها در فرآیند تحلیل و طراحی سازه، به خصوص در مناطق لرزه خیز، در جهت اطمینان نخواهد بود. در مطالعه ی حاضر، با مدل سازی عددی به روش اجزای محدود غیرخطی، اثر وجود میان قاب های ساندویچی بتنی دارای بازشو بر رفتار درون صفحه ی قاب های فولادی بررسی می شود. برای این منظور ابتدا مدل پیشنهادی با استفاده از نتایج آزمایشگاهی موجود، اعتبارسنجی شده و سپس با انجام مطالعه ی پارامتری اثر عواملی نظیر ابعاد بازشو و موقعیت آن و نیز نوع بازشو، درب یا پنجره، مورد ارزیابی قرار می گیرد. نتایج نشان می دهد وجود بازشو در پانل میان قاب با تغییر در نحوه ی توزیع تنش و تشکیل دستک های قطری فشاری در سطح پانل، رفتار جانبی قاب را تحت تاثیر قرار داده و منجر به تغییر قابل ملاحظه در سختی و مقاومت جانبی قاب های میان پر می شود.کلید واژگان: رفتار درون صفحه, پانل ساندویچی بتنی, اجزای محدود غیرخطی, مدل سازی عددیWith the advent and expansion of new technologies in recent years, masonry infill walls are gradually being replaced by other materials such as sandwich composite panels. Ignoring the effect of concrete sandwich panel (CSP) as infill on the behaviour of framed buildings in the analysis and design process, especially in seismic regions, is not always on the safe side. In the present study, the effect of presence of CSP, as infill, with opening on the in-plane behaviour of steel frames is numerically investigated by using finite element modelling. First, the proposed model is validated with existing experimental data. Next, a parametric study is conducted to evaluate the influence of effective factors e.g. size, type (window and door) and location of the openings (eccentric and central). The results show that the presence of openings within an infill panel modifies the lateral behaviour of the infilled frame by changing the distribution of stresses and formation of compression diagonal struts and leads to considerable change in the lateral stiffness and strength of the infilled frames.Keywords: In, plane behaviour, Concrete sandwich panel, Nonlinear finite element, Numerical modelling
-
در این مقاله، به کمک بردار های سرعت حاصل از مشاهدات ایستگاه های شبکه ی ژئودینامیک کشور، تغییر شکل مسطحاتی پوسته ی زمین در بازه ی زمانی بین سال های 2009 تا 2013 به کمک آنالیز کرنش صفحه ای برآورد گردیده و معیار های هندسی ناوردا به منظور تفسیر تغییر شکل محاسبه شده اند. بدین منظور، در گام نخست، مختصات کلیه ایستگاه های شبکه در دو وهله ی زمانی و در سیستم مختصات جهانی محاسبه شده و در ادامه با در نظر گرفتن یک سیستم تصویر مناسب، به صفحه تصویر انتقال یافته اند. سپس با در نظر گرفتن اختلاف مختصات در دو وهله زمانی، بردار جابجایی ظاهری در هر ایستگاه تعیین شده است. در نهایت با استفاده از بردارهای جابجایی، مولفه های تانسور کرنش و کمیت های ناوردای اتساع و برش در کل شبکه محاسبه شده است. از نکات حائز اهمیت در این مطالعه استفاده از روش المان محدود غیر خطی به منظور تعیین شکل ریاضی تابع بردار جابجایی، به کمک مقادیر گسسته آن در نقاط ایستگاهی است. لذا بر خلاف روش های پیشین در این حالت بردار جابجایی در مرز المان ها پیوستگی داشته و یک درونیابی هموار با پیوستگی مرتبه اول در کل شبکه حاصل می شود. بر طبق آنالیز صورت گرفته، بیشترین مقدار کمیت ماکزیمم برش برابر5.58×10-5 /year در قسمت های جنوبی کشور بدست آمد. ماکزیمم کمیت اتساع نیز برابر -2.89×10-4 /year در جنوب شرقی کشور بوده که معرف انقباض شبکه در این نواحی است. این انقباض موید برخورد صفحه عربستان از جنوب غربی، با اوراسیا از شمال شرقی بوده و وجود گسل های معکوس و امتداد لغز را در فلات ایران تایید می نماید.کلید واژگان: آنالیز تغییر شکل, المان محدود غیر خطی, ماکزیمم برش, تانسور کرنشEarth as a dynamic system is constantly undergoing the Change and variation. The changes causing factors include a wide range of dynamic processes, which consist of tidal effects, the loading on the crust and tectonic activity of tectonic plates. Accumulation of strain energy at the boundary between the plates and the surrounding area of faults are the most important consequences of movement and deformation of the tectonic plates. This energy may causes tension forces in the fracture sits, and if these forces can overcome the rocks resistance, an earthquake will occur. To measure strain energy, some mechanical tools contain strain gauges and turnkey have been installed at faults location which measure the deformations in situ. Due to the high cost of purchasing and maintenance of such these devices, based on geodetic observation, some alternative methods have been developed for study of the earth crust in local scales. Today, time measurement of the earth's crust deformations has been recognized as one of the notable branches of geodesy.
Measuring the Earth's crust deformation by geodetic methods has significant impacts on geological studies and provides a deep insight into understanding the mechanism of tectonic activities such as earthquakes and volcanoes.
Over time, measurement methods in geodesy significantly expande and space measurement methods have been replaced classic geodetic observations. The Global Positioning System (GPS) playes an important role in the development of observational methods in geodesy. By using GPS observations, determining of three-dimensional positioning become possible in a Earth-fixed coordinate system. Therefore, by comparing the obtained positions in different epochs, displacement vector can be calculated. Displacement vectors are not suitable quantities for deformation geometric interpretation, because they must be determined in comparison with a constant basic coordinate system.
On the other hand, strain tensor can be calculated by using displacement vectors. This tensor contains invariant parameters of coordinate system and has a direct association with geometric interpretation of deformation.
Since Iran is a seismically active and has been located within the convergence zone of two rigid plates, the Arabian and Eurasian plates, It is known as a natural laboratory for studying the kinematics and dynamics of tectonic interactions. Considering these reasons, researchers aim to study the geodynamic network of Iran. The neotectonics of the Iranian plateau is complicated due to various tectonic processes, (Zagros, Alborz, Kopeh Dagh, and Talesh), subduction of the oceanic crust (Makran), and a transition zone between the Zagros fold-and-thrust belt and the subduction zone of Makran.
In this paper, using observations of GPS velocity vectors at the different station of Geodynamic network of IRAN, two-dimensional deformation of the earth crust was estimated by 2-D strain analysis within 2009 -2013. And then, in order to deformation interpretation, invariant geometric criteria like dilatation and maximum shear were evaluated.
In this regard, as the first step, coordinates of the all GPS stations was calculated in two observational epochs in global coordinate system. In addition, considering the proper map projection, the coordinates were transfered into the projection plane. In the next step, the apparent displacement vector was determined for each GPS station. Finally, using displacement vectors, strain tensor components as well as dilatation and maximum shear invariant parameters was computed for the whole Geodynamic network.
Strain tensor calculates by using displacement vector derivatives but geodetic observations, only provide the discrete values of the displacement in GPS stations. Using the data interpolation techniques such as finite element method is an appropriate way to solve this problem. In this method, the domian of the data point partitions into some smaller sub-domains and in each one, a smooth function fits in that domain by considering the specified constraints on the existing data point. In order to create a smooth surface through the data points there must be a smooth transition from one patch or element to another across all shared edges. Interpolating functions in each sub-domain must apply in some continuity conditions such as continuity of the function itself, the first or higher order derivative when passing between two adjacent elements.
Due to the nature of the Earth's crust and two-dimensional strain analysis; triangular element is the simplest geometric element in this study. In addition to determine the mathematical form of displacement function using discrete values of displacement, nonlinear finite element method was known as one of the most important point of this study. In this method, after an area meshing by Delaunay Triangular Element, C1 continuous interpolation was adopted.
The interpolating function (displacement vector) on each triangle was a rational function gained by blending three cubic polynomials that are known as the Cubic Bezier Triangular Patches. Thus, unlike the previous methods, in this case, the displacement vector in common boundary of the two adjacent Triangular elements had C1 continuity, so a smooth interpolation having C1 continuity in the entire GPS network (vertices of the triangle domain) is achievable.
Since we are working with triangles, we will utilize barycentric coordinates rather than Cartesian coordinates. So the Bezier Triangular patches (displacement vector) or Bezier triangles were defined by Bezier ordinates or control points in barycentric coordinates form.
For our interpolating problem, only numerical values of displacement vector at the three vertices of the domain triangle was provided. So the inner control points of the control mesh (unknown Bezier ordinates) must be determined. This can be done if information about the gradient or normal on the control points is given. Least Squares Minimization Method based on Finite Difference Techniques was helpful for prescribing the first order derivatives of displacement function at the vertices of each triangle for creating a C1 surface. The number of vertices around the data point is chosen by the minimum distance technique.
According to the conducted analysis, the maximum amount of shear quantity equals to 5.58×10-5 unit/year value in the southern parts of Iran. The maximum amount of dilatation quantity equals to the -2.89×10-4 unit/year value in the southeast of the country, which represents a net contraction in these areas. This contraction demonstrates the collision of the Arabian plate from the southwest to Eurasian from the Northeast, and confirms the reverse and strike-slip faults in the Iranian plateau. Also the result of the computation and the evaluations by comparison with the seismic map of the region show the success and usefulness of the presented method for deformation study of the curst.Keywords: Deformation Analysis, Nonlinear Finite Element, Maximum Shear, Strain Tensor -
سازه های دریایی بخصوص سکوهای دریایی به علت آسیب دیدگی و یا ضرورت های دیگر ممکن است نیاز به تعمیر و تقویت داشته باشند. به دنبال نتایج مثبت به دست آمده ازکاربرد FRP در سازه های خشکی، اخیرا توجه ویژه ای به استفاده از این مواد برای انجام تعمیرات سازه های فراساحل معطوف شده است. به این منظور مطالعه ای با هدف بررسی رفتار اتصالات T- شکل تقویت شده با مصالح FRP تحت بار محوری فشاری انجام شده است تا میزان کارآمدی این مصالح در بهبود این اتصالات مورد ارزیابی قرار گیرد. در این راستا و به منظور بررسی اثر متغیرهای مختلف، مدل هایی با استفاده از نرم افزار اجزای محدود غیر خطی ساخته شد و با تحلیل عددی آن ها، پارامترهای موثر در رفتار نمونه ها، مورد ارزیابی قرار گرفتند. در این ارزیابی اثر تعداد لایه های FRP و جهت الیاف بر ظرفیت نهایی اتصالات لوله ای تقویت شده مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده از تحلیل عددی، بهبود در ظرفیت نهایی اتصالات تقویت شده را نشان داد که با افزایش تعداد لایه ها این میزان بهبود افزایش یافت. با مقایسه بار شروع گسیختگی FRP با بار نهایی اتصال روشن شد که کامپوزیت می تواند مقدار قابل توجهی از بار نهایی اتصال را بدون گسیختگی تحمل کند. همچنین با مقایسه تنش فون- میسس و تغییر مکان قائم و افقی (بیضی شدگی) عضو اصلی اتصالات تقویت شده و اتصالات بدون FRP مشاهده شد که این روش تقویت، با کاهش قابل توجه این مقادیر باعث به تاخیر انداختن تسلیم فولاد و افزایش سختی اتصال و بهبود رفتار اتصالات می گردد.کلید واژگان: FRP, اتصالات T, شکل, بار فشاری, اجزای محدود غیر خطی, ظرفیت نهایی اتصالاتIn recent decades, significant progress has been made on the use of Fiber Reinforced Polymers (FRP) in civil infrastructures. These materials have been used widely for the repair of concrete members, but their application to steel structures has been so far limited. Offshore structures, especially offshore platforms are very important and expensive ones, due to rising demand of energy. These structures may require repair and strengthening due to damages they may suffer in service. Searching for methods which are faster, more reliable, and less expensive led to application of FRP in repairing of offshore structures. Durability and high resistance against fatigue as well as high ratio of strength to weight enable these material superior to other conventional materials for this purpose. In addition high resistance of these materials against corrosion is an advantage for their use in marine environment. Composite materials are being increasingly used for the strengthening and repair of offshore structures. More recently, carbon fiber reinforced laminates have been used to upgrade fire walls in Mobil's Beryl Bravo platform to enable them to withstand blast loading. Also a number of corroded conductors and caissons have been repaired by composites on several Gulf of Mexico and North Sea platforms.
In current research, the behavior of T-shaped tubular joints reinforced with FRP material under compressive axial load is studied to evaluate the efficiency of these materials in strengthening the connections. For this purpose and in order to examine the effect of different variables, a numerical study was carried out using the non-linear finite element program. An elastic-perfectly plastic stress-strain curve was used for steel and glass/epoxy composite was used as the FRP. A four-node quadrilateral shell element was used to model the tubular members and composite. A perfect bond between steel and composite was considered. For considering different modes of FRP failure the criteria proposed by Hashin is used. The numerical model was verified using the data available for a T- joint which was tested earlier. The model showed acceptable accuracy especially up to the level of maximum strength of the joint. Using the verified model a number of joints with different strengthening scheme ware analysed under a monotonically increasing axial compression loads. Material and geometric nonlinearities were considered in the analyses. The analysis method was modified RIKS algorithm. The effect of number of FRP layers and the fibers direction on the ultimate capacity of reinforced tubular joints was studied. The results of numerical analysis showed improvements in the capacity of reinforced joints which were further enhanced by increasing the number of layers. Comparing FRP failure initiation load with ultimate capacity of joint, it was found FRP can bear a considerable amount of ultimate load without breaking. In addition, by comparing the Von-Misses stress and the vertical and horizontal displacement (ovalization) of chord in reinforced joints were observed that a substantial reduction in mentioned factors led to hindering the yielding of steel and increased the stiffness and ultimately the strength of connections.Keywords: FRP, T, shaped joints, Compressive axial load, Nonlinear finite element, Ultimate capacity -
Accurate evaluation of RC members under shear is achieved by consideration of both size-dependency and participating local mechanisms. Following the fundamental concept of the smeared crack approach, local-average stress field concept is presented considering the localized and size-dependent characteristics. Adopting a proposed slip-strain model, application of local strain/stress information in combination with the average response is available. Accordingly, effective size-dependent parameters are included in the evaluation process; and the average and discrete responses are computationally updated regardless of the size-dependency limitations. The abilities of the proposed concept are discussed for size-dependent parameters and validated for shear-critical members.Keywords: Smeared crack, local, average stress field, slip, strain relation, size effect, nonlinear finite element, shear, critical RC members
-
تعیین چیدمان بهینه ی فولاد تسلیح دیوار برشی با بازشو، از مسائل پر اهمیت در طراحی این عضو سازه ای می باشد. یکی از روش های طراحی این اعضا روش مدل خرپایی می باشد که با توجه به مدل انتخابی چیدمان فولاد تسلیح صورت می گیرد. در این تحقیق با انتخاب کسر حجمی مناسب در مسئله ی بهینه سازی توپولوژی پیوسته، راهکاری برای تعیین مدل خرپایی بهینه معرفی شد. در مسئله ی بهینه سازی از تابع هدف کمینه سازی انرژی کرنشی الاستیک برای رسیدن به الگوی حمل بار بهینه و از مدل SIMP اصلاح شده با تابع جریمه ی پیوسته برای جلوگیری از رسیدن به جواب های کمینه ی محلی استفاده شد. در پایان با استفاده از تحلیل اجزاء محدود غیرخطی و تعریف شرایط کیفی و کمی برای مدل خرپایی بهینه، به بررسی مدل های به دست آمده از بهینه سازی توپولوژی برای سه نمونه دیوار برشی با بازشو پرداخته شد و مدل های به دست آمده با مدل های پیشین و مدل های با قید ساخت مقایسه گردید. نتایج نشان می دهد مدل های بهینه سازی توپولوژی نسبت مقاومت نهایی به وزن فولاد تسلیح بیشتری نسبت به مدل های دیگر دارند و چیدمان بهینه ای برای فولاد تسلیح دیوار برشی با بازشو پیشنهاد می کنند.
کلید واژگان: دیوار برشی با بازشو, مدل خرپایی, بهینه سازی توپولوژی, انرژی کرنشی الاستیک کمینه, اجزاء محدود غیر خطیDetermination of optimal steel reinforcement layout for shear wall with opening is an important topic in designing this structural member.Strut-and-Tie Method (STM) is one way to design such members, where steel reinforcement is arranged based on the selected model.In this study, a strategy was introduced to determine optimal Strut-and-Tie model by selecting a good volume fraction in continuum topology optimization problem.The elastic strain energy was selected as the objective function to achieve the optimal pattern, and the modified Solid Isotropic Material with Penalization (SIMP) with continuous penalty function was used to prevent local minimum solution. Finally, By using Nonlinear Finite Element and defining qualitative and quantitative conditions for optimal STM, the resulting models, obtained with topology optimization for three shear wall with various opening, were compared with previous models and models with manufacturing constraint.The results show that, topology optimization models have the best ultimate load to steel weight ratio and get the optimal steel reinforcement layout for shear wall with opening.Keywords: Shear wall with opening, Strut, and, Tie, Topology optimization, Minimum elastic strain energy, Nonlinear Finite Element -
A study for the load deflection behavior of reinforced beams cast using reactive powderconcrete RPC – as an ultra high strength concrete type - was executed experimentally and analytically. The experimental program was carried out to study the effect of cementcontent, using steel fiber and using two types of reinforcement. Results showed positiveeffect on cracking and ultimate loads of reactive concrete beams due to increasing of thecement content. The ductility of the reactive concrete beams is increased by using steelfibers. An analytical study was performed using a nonlinear computer program based onfinite element technique. A comparison between analytical and experimental results wascarried out to evaluate the efficiency and the accuracy of the used nonlinear computerprogram. The computer program results were practically close enough to the experimental results. The numerical analysis with the chosen finite element method presented a good simulation to the RPC beams.Keywords: Reactive powder concrete, ultra high strength concrete, cement content, steel fibers, reinforcement type, nonlinear finite element
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.