ارزیابی عددی المان محدود رفتار تیرورق های تقویت شده با CFRP

ﺗﯿﺮ ورق ﯾﮑﯽ از اﻋﻀﺎی ﺳﺎزه ای اﺳﺖ ﮐﻪ ﻋﻨﺎﺻﺮ آن ﺑﻪ ﻣﻨﻈﻮر ﺗﺎﻣﯿﻦ ﮐﺎراﯾﯽ ﺑﻬﺘﺮ از ﻧﯿﻤﺮخ ﻫﺎی ﻧﻮرد ﺷﺪه از ورق ﺳﺎﺧﺘﻪ ﺷﻮد. اﺳﺘﻔﺎده از ﺗﯿﺮورق زﻣﺎﻧﯽ اﻗﺘﺼﺎدی ﺧﻮاﻫﺪ ﺑﻮد ﮐﻪ دﻫﺎﻧﻪ ﺗﯿﺮ ﺑﻪ اﻧﺪازه ﮐﺎﻓﯽ ﺑﺰرگ ﺑﺎﺷﺪ.ﺗﯿﺮ ورﻗﻬﺎ را ﻣﯿﺘﻮان ﺑﺎ اﺗﺼﺎﻻت ﭘﯿﭽﯽ ، ﭘﺮﭼﯽ و ﯾﺎ ﺟﻮﺷﯽ اﯾﺠﺎد ﮐﺮد. از آﻏﺎز دﻫﻪ 1950 ﻣﯿﻼدی ﮐﻪ اﺳﺘﻔﺎده از ﺻﻨﻌﺖ ﺟﻮﺷﮑﺎری ﺗﻮﺳﻌﻪ ﯾﺎﻓﺖ ﺑﻪ ﺗﺪرﯾﺞ ﺗﻬﯿﻪ ی ﺗﯿﺮورق از ﺗﺮﮐﯿﺐ ﺳﻪ ورق ﺟﺎﯾﮕﺰﯾﻦ روش ﻫﺎی ﻗﺒﻠﯽ ﺷﺪ. ﺗﯿﺮورقﻫﺎ ﺑﻪ دﻻﯾﻠﯽ از ﺟﻤﻠﻪ اﺻﻼح ﺿﺮاﯾﺐ آﺋﯿﻦ ﻧﺎﻣﻪ ﻫﺎ، ﮐﺎﻫﺶ ﺳﺨﺘﯽ ﺑﺪﻟﯿﻞ ﺧﻮردﮔﯽ و ﻧﯿﺰ اﺿﺎﻓﻪ ﺑﺎر ﻧﺎﺷﯽ از وﺳﺎﯾﻞ ﻧﻘﻠﯿﻪ ﻧﯿﺎز ﺑﻪ ﺗﻘﻮﯾﺖ ﺧﻮاﻫﻨﺪ داﺷﺖ. روشﻫﺎی ﻣﺨﺘﻠﻔﯽ از ﺟﻤﻠﻪ ﺟﻮش ﮐﺮدن ورق ﻓﻮﻻدی و ﭘﺲ ﮐﺸﯿﺪﮔﯽ اﻋﻀﺎ ﺑﺮای ﻣﻘﺎوم ﺳﺎزی اﯾﻦ ﻧﻮع ﺳﺎزه ﻫﺎ وﺟﻮد دارد ﮐﻪ در اﯾﻦ ﻣﯿﺎن روش ﻧﻮﯾﻦ ﺗﻘﻮﯾﺖ ﺑﺎ ﻣﺼﺎﻟﺢ FRP ﺑﺪﻟﯿﻞ داﺷﺘﻦ ﻣﺰاﯾﺎﯾﯽ از ﺟﻤﻠﻪ اﺟﺮای ﺳﺮﯾﻊ و راﺣﺖ، ﻫﺰﯾﻨﻪﻫﺎی ﻧﺴﺒﺘﺎ ﭘﺎﯾﯿﻦ، اﻓﺰاﯾﺶ ﻋﻤﺮ ﻣﻔﯿﺪ ﺳﺎزه ﺑﻌﺪ از ﺗﻘﻮﯾﺖ و ﻫﻤﭽﻨﯿﻦ اﻣﮑﺎن اﺟﺮای ﮐﺎر در ﻣﺤﻞ ﻫﺎﯾﯽ ﮐﻪ دﺳﺘﺮﺳﯽ ﺑﻪ ﺳﺎزه ﺑﺎ ﻣﺸﮑﻞ ﻣﻮاﺟﻪ اﺳﺖ، ﺑﯿﺸﺘﺮ ﻣﻮرد ﺗﻮﺟﻪ ﻣﺤﻘﻘﯿﻦ ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺘﻪ اﺳﺖ.

ﮐﺎﻣﭙﻮزﯾﺖ ﻫﺎی FRP از اﻟﯿﺎف ﺑﺎ ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺑﺎﻻ ﻣﺎﻧﻨﺪ ﮐﺮﺑﻦ، ﺷﯿﺸﻪ و ﮐﻮﻻر ﮐﻪ ﺑﻪ ﺻﻮرت رزﯾﻦ ﻣﺎﺗﺮﯾﺴﯽ در ﮐﻨﺎر ﻫﻢ ﻗﺮار ﻣﯽ ﮔﯿﺮﻧﺪ، ﺗﺸﮑﯿﻞ ﺷﺪﻧﺪ.ﮐﺎﻣﭙﻮزﯾﺖ ﻫﺎی ﮐﺮﺑﻨﯽ CFRP ﺧﺼﻮﺻﯿﺎت ﻣﮑﺎﻧﯿﮑﯽ ﺑﻬﺘﺮی از ﻟﺤﺎظ ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﮐﺸﺸﯽ و ﻣﺪول اﻻﺳﺘﯿﺴﯿﺘﻪ دارﻧﺪ ﺑﻪ ﻃﻮری ﮐﻪ ﻣﺘﻮﺳﻂ ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﮐﺸﺸﯽ ﺷﺎن 10 ﺑﺮاﺑﺮ ﺑﯿﺸﺘﺮ از ﻓﻮﻻد ﻣﯽ ﺑﺎﺷﺪ و دارای ﻣﺪول اﻻﺳﺘﯿﺴﯿﺘﻪ ﮐﻢ ﻣﯿﺰان 140Gpa ﺗﺎ 165Gpa و ﻣﺪول اﻻﺳﺘﯿﺴﯿﺘﻪ ﻣﺘﻮﺳﻂ در ﻣﺤﺪوده 200Gpa ﺗﺎ 230Gpa و ﻣﺪول اﻻﺳﺘﯿﺴﯿﺘﻪ ﺑﺎﻻ ﺑﻪ ﻣﯿﺰان 400Gpa ﺗﺎ 500Gpa ﻣﯽ ﺑﺎﺷﻨﺪ، از ﻃﺮﻓﯽ وزن ﻣﺨﺼﻮﺻﯽ ﻣﻌﺎدل %20 وزن ﻣﺨﺼﻮص ﻓﻮﻻد دارﻧﺪ.در اﯾﻦ ﺗﺤﻘﯿﻖ از ورق ﻫﺎی CFRP ﺑﺎ ﻣﺪول اﻻﺳﺘﯿﺴﯿﺘﻪ ﻣﺘﻮﺳﻂ ﺑﺮای ﺗﻘﻮﯾﺖ و اﻓﺰاﯾﺶ ﻇﺮﻓﯿﺖ ﺗﯿﺮورق ﻫﺎی ﻓﻮﻻدی در زﯾﺮ ﺑﺎل ﮐﺸﺸﯽ اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪه اﺳﺖ.

در ﺳﺎل ﻫﺎی اﺧﯿﺮ ﻣﻄﺎﻟﻌﺎت ﻣﺘﻌﺪدی درﺑﺎره اﺳﺘﻔﺎده از ﻟﻤﯿﻨﯿﺖ ﻫﺎی CFRP ﺑﺮای ﻣﻘﺎوم ﺳﺎزی ﺳﺎزه ﻫﺎی ﻓﻮﻻدی اﻧﺠﺎم ﮔﺮﻓﺘﻪ اﺳﺖ. در ﺳﺎل 2002 در ﻧﯿﻮﮐﺎﺳﻞ ﭘﻞ ﻓﻮﻻدیAshland ﺑﻮﺳﯿﻠﻪ ﻟﻤﯿﻨﯿﺖ ﻫﺎی CFRP ﺑﻪ ﻋﺮض ٣٧mm و ﺿﺨﺎﻣﺖ ۵.٢۵mm ﺗﻘﻮﯾﺖ ﺷﺪ. ﭘﻞ ﻓﻮﻻدی Acton در ﻟﻨﺪن ﺟﻬﺖ اﻓﺰاﯾﺶ ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺧﺴﺘﮕﯽ ﮐﻪ در ﻣﻌﺮض ﭼﺮﺧﻪ ﺑﺎرﻫﺎی اﻓﺰاﯾﺶ در اﺛﺮ ﺗﺮاﻓﯿﮏ زﯾﺎد ﺑﻮد ﺑﺎ ﭼﺴﺒﺎﻧﺪن ﻟﻤﯿﻨﯿﺖ ﻫﺎی CFRP ﺑﮫ ﺑﺎل ﭘﺎﯾﯿﻨﯽ ﺗﯿﺮھﺎ ﺗﻘﻮﯾﺖ ﺷﺪ. ﻫﻤﭽﻨﯿﻦ ﭘﻞ Pottawattamie county در آﻣﺮﯾﮑﺎ ﺟﻬﺖ ﺗﻘﻮﯾﺖ ﺧﻤﺸﯽ ﺗﯿﺮورق ﻫﺎ ﺑﺎ ﭼﺴﺒﺎﻧﺪن ورق ﻫﺎی CFRP ﺑﻪ ﺑﺎل ﮐﺸﺸﯽ ﺗﻘﻮﯾﺖ ﺷﺪه اﺳﺖ. در داﻧﺸﮕﺎه ﺑﯿﺮﻣﻨﮕﺎم ﯾﮏ ﺗﺤﻘﯿﻖ در ﻣﻮرد ﺗﻘﻮﯾﺖ ﺑﺎل ﮐﺸﺸﯽ ﺗﯿﺮﻫﺎیI ﺷﮑﻞ ﻏﯿﺮ ﻣﺘﻘﺎرن ﻓﺸﺮده ﻓﻮﻻدی ﺻﻮرت ﮔﺮﻓﺖ ﮐﻪ ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺗﺤﻘﯿﻖ اﻓﺰاﯾﺶ62 درﺻﺪی در ﻇﺮﻓﯿﺖ ﺧﻤﺸﯽ ﻣﻘﻄﻊ را ﻧﺸﺎن داد.

ﻧﻘﺶ ﺟﺎن در ﻧﯿﻤﺮخ ﺧﻤﺸﯽ ﺗﯿﺮ ورق ﻫﺎ ﻋﻤﻼ ﻣﺘﺼﻞ ﮐﻨﻨﺪه دو ﺑﺎل و ﺗﺤﻤﻞ ﮐﻨﻨﺪه ی ﺑﺮش ﻣﻮﺟﻮد ﻣﯽ ﺑﺎﺷﺪ و ﻟﺬا اﺧﺘﺼﺎص ﺿﺨﺎﻣﺖ ﺑﺎﻻ ﺑﺮای ﺟﺎن ﺑﻪ ﺟﺰ اﻓﺰاﯾﺶ وزن ﻧﯿﻤﺮخ ﻧﻘﺸﯽ اﯾﻔﺎ ﻧﺨﻮاﻫﺪ ﮐﺮد و ﺑﺪﯾﻦ ﺟﻬﺖ ﻫﺮ ﻗﺪر ﺿﺨﺎﻣﺖ ﺟﺎن ﮐﻤﺘﺮ و ﺑﺠﺎی آن از ورق ﻫﺎی ﺗﻘﻮﯾﺖ ﺷﺪه اﺳﺘﻔﺎده ﺷﻮد، وزن ﺗﯿﺮورق ﮐﻤﺘﺮ ﺧﻮاﻫﺪ ﺑﻮد.

اﮔﺮ ﺗﯿﺮ ورﻗﯽ ﺑﻪ درﺳﺘﯽ ﻃﺮاﺣﯽ ﺷﺪه ﺑﺎﺷﺪ، ﯾﻌﻨﯽ دارای ﻗﻄﻌﺎت ﺗﻘﻮﯾﺘﯽ ﻗﺎﺋﻢ ﺑﺎ ﻓﻮاﺻﻞ ﺻﺤﯿﺢ ﺑﺎﺷﺪ ﺑﻌﺪ از ﮐﻤﺎﻧﺶ، ﺟﺎن ﺗﯿﺮ ورق ﻣﺎﻧﻨﺪ ﺧﺮﭘﺎﯾﯽ ﻋﻤﻞ ﺧﻮاﻫﺪ ﮐﺮد ﮐﻪ در آن ﺟﺎن ﮐﻤﺎﻧﺶ ﯾﺎﻓﺘﻪ ﺑﻤﺎﻧﻨﺪ ﻗﻄﺮ ﻫﺎی ﮐﺸﺸﯽ و ﻗﻄﻌﺎت ﺗﻘﻮﯾﺘﯽ ﻗﺎﺋﻢ ﺑﻪ ﻋﻨﻮان اﻋﻀﺎی ﻗﺎﺋﻢ و ﻓﺸﺎری ﺧﺮﭘﺎ رﻓﺘﺎر ﺧﻮاﻫﻨﺪ ﻧﻤﻮد.ﺑﻪ ﻋﺒﺎرﺗﯽ ﻣﯽ ﺗﻮان ﮔﻔﺖ ﮐﻪ اﮔﺮ ﺗﯿﺮورﻗﯽ ﺗﻮﺳﻂ دوﺑﺎل و ﭼﻨﺪﯾﻦ ورق ﺗﻘﻮﯾﺘﯽ ﻗﺎﺋﻢ ﺗﻘﻮﯾﺖ ﺷﺪه ﺑﺎﺷﺪ درای اﺳﺘﺤﮑﺎم ﭘﺲ ﮐﻤﺎﻧﺸﯽ ﻗﺎﺑﻞ ﻣﻼﺣﻈﻪ ای ﺧﻮاﻫﺪ ﺑﻮد ﮐﻪ اﯾﻦ اﻣﺮ ﻇﺮﻓﯿﺖ ﻧﻬﺎﯾﯽ ﺗﯿﺮورق را ﺑﻪ ﻃﻮر ﭼﺸﻤﮕﯿﺮی اﻓﺰاﯾﺶ ﻣﯽ دﻫﺪ.

ﻣﺸﺨﺼﺎت ﻣﺼﺎﻟﺢ

ﻟﻤﯿﻨﯿﺖ ﻫﺎی CFRP ﺑﻪ ﺻﻮرت اﻟﯿﺎف ﺗﮏ ﺟﻬﺘﻪ ﻣﯽ ﺑﺎﺷﻨﺪ. ﻟﻤﯿﻨﯿﺖ ﻫﺎ از ﻟﺤﺎظ ﻣﺪول اﻻﺳﺘﯿﺴﯿﺘﻪ در رده ﻣﺘﻮﺳﻂ و از ﻟﺤﺎظ ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﮐﺸﺸﯽ در رده ﺑﺎﻻ ﻗﺮار دارﻧﺪ. ﭼﺴﺐ ﻣﺪل ﺳﺎزی ﺷﺪه اﭘﻮﮐﺴﯽ ﻧﻮع 30-Sikadur ﮐﻪ ﻣﻮرد ﺳﻔﺎرش ﮐﺎرﺧﺎﻧﻪ ﺳﺎزﻧﺪه ﻟﻤﯿﻨﯿﺖ ﻫﺎی CFRP اﺳﺖ، ﺑﺮای ﭼﺴﺒﺎﻧﺪن ﻟﻤﯿﻨﯿﺖ ﻫﺎ ﺑﻪ ﺳﻄﺢ ﺗﯿﺮورق ﻫﺎ اﺳﺘﻔﺎده ﻣﯽ ﺷﻮد. ﭼﺴﺐ ﺑﮑﺎر رﻓﺘﻪ از ﻣﺨﻠﻮط ﯾﮏ رزﯾﻦ اﭘﻮﮐﺴﯽ ﺑﺎ ﯾﮏ ﻣﺎده ﺳﺨﺖ ﮐﻨﻨﺪه ﺑﺎ ﻧﺴﺒﺖ اﺧﺘﻼط 3 ﺑﻪ 1 ﺑﺪﺳﺖ ﻣﯽ آﯾﺪ.

ﺑﺮای ﻣﺪل ﺳﺎزی ﻓﻮﻻد ﺗﯿﺮ ورق ﻣﻨﺤﻨﯽ ﺗﻨﺶ ﮐﺮﻧﺶ ﺑﺼﻮرت اﻻﺳﺘﻮﭘﻼﺳﺘﯿﮏ دو ﺧﻄﯽ و از اﻟﻤﺎن 4 ﮔﺮﻫﯽ S4Rاﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪه اﺳﺖ.ﻫﻤﭽﻨﯿﻦ ﻟﻤﯿﻨﯿﺖ CFRP ﺑﺎ اﻟﻤﺎن 4 ﮔﺮﻫﯽ S4R ﻣﺪل ﺷﺪه و ﺑﺮای ﻣﺪل ﺳﺎزی ﺧﺮاﺑﯽ CFRP از ﮔﺰﯾﻨﻪ Hashin damage اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪه اﺳﺖ. ﺑﺮای ﺗﻌﺮﯾﻒ ﺧﺼﻮﺻﯿﺎت اﻻﺳﺘﯿﮏ ﻟﻤﯿﻨﯿﺖ ﻫﺎ ﻣﺸﺨﺼﺎت ﺑﻪ ﺻﻮرت Lamina ﻓﺮض ﺷﺪه و اﻟﻤﺎن ﻫﺎی ﭼﺴﺐ ﺑﻪ ﺻﻮرت اﻟﻤﺎن Cohesiveﻣﺪل ﺷﺪه اﺳﺖ.

نمونه آزمایشگاهی

ﻧﻤﻮﻧﻪ 1 ﮐﻪ ﺑﺮای ﻧﺮم اﻓﺰار اﻟﻤﺎن ﻣﺤﺪود ﻃﺮاﺣﯽ ﺷﺪه ﺑﻮد در آزﻣﺎﯾﺸﮕﺎه ﺳﺎﺧﺘﻪ ﺷﺪ و ﭘﺲ از set up ﮐﺮدن ﮐﺮﻧﺶ ﺳﻨﺞ ﻫﺎ و LVDT ﻫﺎ در ﻣﺤﻞ ﻫﺎی ﭘﯿﺶ ﺑﯿﻨﯽ ﺷﺪه ﻧﺼﺐ ﺷﺪﻧﺪ و ﺑﻪ دﺳﺘﮕﺎه Data logger ﻣﺘﺼﻞ ﺷﺪﻧﺪ.ﻣﻬﺎرﻫﺎی ﺟﺎﻧﺒﯽ در ﻓﻮاﺻﻞ 40cm از ﻫﻢ ﺑﺮ روی ﻣﺪل ﺗﻌﺒﯿﻪ ﺷﺪﻧﺪ. در زﯾﺮ ﺟﮏ ﺑﺎر ﮔﺬاری ﯾﮏ Load cell ﺑﺮای ﮐﻨﺘﺮل ﺑﺎر وارده ﻗﺮار داده ﺷﺪ.ﺑﺮای ﺟﻠﻮﮔﯿﺮی از ﻟﻬﯿﺪﮔﯽ ﻣﻮﺿﻌﯽ ﻫﻨﮕﺎم اﻋﻤﺎل ﺑﺎر ﻣﺘﻤﺮﮐﺰ در زﯾﺮ Load cell ﯾﮏ ﺻﻔﺤﻪ ﻣﺮﺑﻌﯽ ﺻﻠﺐ ﺑﻪ ﺿﺨﺎﻣﺖ 2cm و ﻃﻮل 9cm ﻗﺮارﮔﺮﻓﺖ. ﺑﺮای اﻋﻤﺎل ﺑﺎر ﺑﻪ ﺻﻮرت اﺳﺘﺎﺗﯿﮑﯽ ﺳﺮﻋﺖ ﺑﺎر ﮔﺬاری ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺧﯿﻠﯽ ﮐﻢ اﻧﺘﺨﺎب ﺷﺪ.ﺷﻤﺎی ﮐﻠﯽ ﺗﯿﺮﺷﺎﻫﺪ وLVDT ﻫﺎ در ﺷﮑﻞ(3) آورده ﺷﺪه اﺳﺖ.

ﺗﺤﻠﯿﻞ ﻧﺘﺎﯾﺞ

ﺑﻌﺪ از ﺗﺴﺖ ﻧﻤﻮﻧﻪ در آزﻣﺎﯾﺸﮕﺎه، ﻧﺘﺎﯾﺞ ﻣﻮرد ﻧﯿﺎز از Data logger اﺳﺘﺨﺮاج ﺷﺪ و ﺑﺎ ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺣﺎﺻﻞ از ﻧﺮم اﻓﺰار ﻣﻘﺎﯾﺴﻪ ﮔﺮدﯾﺪﻧﺪ، ﺷﮑﻞ (5) ﻣﺮﺑﻮط ﺑﻪ ﻣﻘﺎﯾﺴﻪ ﻧﻤﻮدارﻫﺎی ﻧﯿﺮو-ﺗﻐﯿﯿﺮﻣﮑﺎن ﻗﺎﺋﻢ در اﯾﻦ دو ﺣﺎﻟﺖ ﻣﯿﺒﺎﺷﺪ. داده ﻫﺎی آزﻣﺎﯾﺸﮕﺎﻫﯽ ﻧﯿﺮو ﻣﺮﺑﻮط ﺑﻪ ﻗﺮاﺋﺖ Load cell وﺗﻐﯿﯿﺮﻣﮑﺎن ﻣﺮﺑﻮط ﺑﻪ LVDT ﻗﺮار داده ﺷﺪه در ﻣﺮﮐﺰ دﻫﺎﻧﻪ و ﺑﺎل ﭘﺎﯾﯿﻨﯽ ﻣﯽ ﺑﺎﺷﺪ و داده ﻫﺎی ﻧﺮم اﻓﺰاری ﻧﯿﺰ از ﻧﻘﺎط ﻣﺸﺎﺑﻪ اﻧﺘﺨﺎب ﮔﺮدﯾﺪﻧﺪ.

در ﺷﮑﻞ(5)ﺑﺎ ﻣﻘﺎﯾﺴﻪ دو ﻧﻤﻮدار و اﺧﺘﻼف ﺳﺨﺘﯽ ﺑﯿﻦ دو ﺣﺎﻟﺖ، ﺑﻪ ﻧﻈﺮ ﻣﯽ رﺳﺪﮐﻪ ﻋﻠﺖ اﯾﻦ اﺧﺘﻼف وﺟﻮد ﯾﮏ ﻧﺎﮐﺎﻣﻠﯽ اوﻟﯿﻪ در ﻣﺤﻞ اﺳﺘﻘﺮار ﺑﺎر ﻣﺘﻤﺮﮐﺰ ﺑﺮ روی ﻧﻤﻮﻧﻪ آزﻣﺎﯾﺸﮕﺎﻫﯽ اﺳﺖ ﮐﻪ در آزﻣﺎﯾﺸﺎت ﻧﯿﺰ ﻣﻨﺠﺮ ﺑﻪ اﻋﻤﺎل ﻧﺎﻣﺘﻘﺎرن ﺑﺎر ﺑﺮ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﮔﺮدﯾﺪ و از اواﯾﻞ ﻧﻤﻮدار ﺑﺎ ﺟﺬب اﻧﺮژی ﺗﻮﺳﻂ ﺑﺎل ﻓﻮﻗﺎﻧﯽ ﻣﻮﺟﺐ ﮐﺎﻫﺶ ﺳﺨﺘﯽ ﺗﯿﺮ ﺷﺪ. ﻧﺎﮐﺎﻣﻠﯽ در ﻧﻤﻮﻧﻪ آزﻣﺎﯾﺸﮕﺎﻫﯽ ﻓﻘﻂ%5 در ﻇﺮﻓﯿﺖ ﻧﻬﺎﯾﯽ اﺛﺮ داﺷﺘﻪ و ﺳﺨﺘﯽ ﺳﯿﺴﺘﻢ را ﻧﯿﺰ ﮐﺎﻫﺶ ﻣﯽ دﻫﺪ. ﺷﮑﻞ(6) ﮐﻪ ﻣﺮﺑﻮط ﺑﻪ ﻧﻤﻮدار ﻧﯿﺮو-ﺗﻐﯿﯿﺮﻣﮑﺎن در راﺳﺘﺎی ﻋﻤﻮد ﺑﺮ ﺟﺎن در ﻣﺮﮐﺰ ﭘﺎﻧﻞ ﻫﺎی ﻣﺮﮐﺰی اﺳﺖ، ﻣﻮﯾﺪ ﺗﻄﺒﯿﻖ ﻧﺘﺎﯾﺞ اﻟﻤﺎن ﻣﺤﺪود ﺑﺎ ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺑﺪﺳﺖ آﻣﺪه از آﯾﯿﻦ ﻧﺎﻣﻪ ی ﻃﺮاﺣﯽ ﺳﺎزه ﻫﺎی ﻓﻮﻻدی AISC-LFRD ﻣﯽ ﺑﺎﺷﺪ.

ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺣﺎﺻﻞ از ﻧﻤﻮدارﻫﺎی ﻣﺮﺑﻮط ﺑﻪ ﻧﺮم اﻓﺰار اﻟﻤﺎن ﻣﺤﺪود، آزﻣﺎﯾﺸﮕﺎﻫﯽ ﻣﺮﺑﻮط ﺑﻪ ﻧﻤﻮﻧﻪ 1 و آﺋﯿﻦ ﻧﺎﻣﻪ ﻃﺮاﺣﯽ ﺳﺎزه ﻫﺎی ﻓﻮﻻدی AISC-LRFD ، ﻣﺸﺎﻫﺪه ﻣﯽ ﺷﻮد ﮐﻪ ﻫﻢ ﺧﻮاﻧﯽ ﺧﻮﺑﯽ ﺑﯿﻦ ﻧﺘﺎﯾﺞ وﺟﻮد دارد ﮐﻪ اﯾﻦ ﻣﯽ ﺗﻮاﻧﺪ دﻟﯿﻠﯽ ﺑﺮ ﺻﺤﺖ ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺣﺎﺻﻞ از ﻧﺮم اﻓﺰار ABAQUS باشد.

ﺑﺮرﺳﯽ ﻋﺪدی ﺗﺎﺛﯿﺮ ﺗﻘﻮﯾﺖ ﺑﺎل ﮐﺸﺸﯽ ﺑﺎ ﻟﻤﯿﻨﯿﺖ CFRP

ﺑﺮای ﺑﺮرﺳﯽ ﺗﺎﺛﯿﺮ ﭼﺴﺐ، در ﺣﺎﻟﺖ اول، ﻧﻤﻮﻧﻪ (3) از ﺟﺪول ﺷﻤﺎره(1) را  ﺑﺎ ﻧﺮم اﻓﺰار ﻣﺪل ﺳﺎزی ﮐﺮده و در ﺣﺎﻟﺖ دوم ﻫﻤﯿﻦ ﻧﻤﻮﻧﻪ را ﯾﮏ ﺑﺎر ﺑﺎ اﺗﺼﺎل CFRP ﺑﺪون ﻟﻐﺰش(Merge) و در ﺣﺎﻟﺖ ﺳﻮم  ﺑﺎ در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻦ ﻟﻐﺰش، اﻟﻤﺎن ﭼﺴﺐ را ﻧﯿﺰ در روﻧﺪ ﻣﺪل ﺳﺎزی وارد ﻣﯽ ﮐﻨﯿﻢ. ﺑﻌﺪ از ﺑﺎرﮔﺬاری و ﺗﺤﻠﯿﻞ ﻣﺪل ﻫﺎ ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺣﺎﮐﯽ از آن ﺑﻮد ﮐﻪ در ﺣﺎﻟﺖ ﺳﻮم ﻇﺮﻓﯿﺖ ﺑﺎر ﺑﺮی ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ﺣﺎﻟﺖ دوم ﻣﻘﺪار ﻧﺎﭼﯿﺰی ﮐﺎﻫﺶ ﯾﺎﻓﺘﻪ و ﻧﻤﻮدارﻫﺎ ﺗﻘﺮﯾﺒﺎ روی ﻫﻢ ﻫﺴﺘﻨﺪ، وﻟﯽ ﻇﺮﻓﯿﺖ ﺑﺎرﺑﺮی آن از ﻣﺪل ﺣﺎﻟﺖ اول ﺑﯿﺸﺘﺮ اﺳﺖ. در ﺷﮑﻞ(7) ﻣﻘﺎﯾﺴﻪ ای ﻣﯿﺎن ﻇﺮﻓﯿﺖ ﺑﺎرﺑﺮی در ﺳﻪ ﺣﺎﻟﺖ ﻣﺬﮐﻮر، ﺗﺤﺖ ﺑﺎرﮔﺬاری اﻓﺰاﯾﺸﯽRiks  ﺻﻮرت ﮔﺮﻓﺘﻪ اﺳﺖ. از آﻧﺠﺎﯾﯽ ﮐﻪ ﺣﺎﻟﺖ ﺳﻮم واﻗﻌﯽ ﺗﺮ از ﺣﺎﻟﺖ دوم ﻣﯽ ﺑﺎﺷﺪ ﻇﺮﻓﯿﺖ ﺑﺎرﺑﺮی آن اﻧﺪﮐﯽ ﮐﻤﺘﺮ از ﺣﺎﻟﺖ دوم ﻣﯽ ﺑﺎﺷﺪ در ﮐﻞ ﻫﺮ دو ﺣﺎﻟﺖ دوم و ﺳﻮم اﻓﺰاﯾﺶ ﻇﺮﻓﯿﺖ % 19 را ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ﺣﺎﻟﺖ اول ﻧﺸﺎن ﻣﯽ دﻫﺪ.

از ﻧﺘﺎﯾﺞ ﻣﻬﻢ اﯾﻦ ﺗﺤﻠﯿﻞ دﺳﺘﯿﺎﺑﯽ ﺑﻪ ﻧﺤﻮه ﺗﻮزﯾﻊ ﺗﻨﺶ ﻫﺎی ﺑﺮﺷﯽ ﻃﻮﻟﯽ در ﻣﺤﻞ اﺗﺼﺎل CFRP ﺑﻪ ﺗﯿﺮورق اﺳﺖ ﮐﻪ ا زآن ﺑﻪ ﻋﻨﻮان ﺗﻨﺶ ﻫﺎی ﭼﺴﺒﻨﺪﮔﯽ ﻧﺎم ﺑﺮده ﻣﯽ ﺷﻮد. ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﺧﺮوﺟﯽ ﺗﺤﻠﯿﻞ ﺣﺎﻟﺖ ﺳﻮم ﻧﺤﻮه ﺗﻮزﯾﻊ اﯾﻦ ﺗﻨﺸﻬﺎ در ﻋﺮض ﻧﻮار CFRP، در ﻗﺴﻤﺖ اﻧﺘﻬﺎی ﻟﻤﯿﻨﯿﺖ ﺑﺼﻮرت ﺷﮑﻞ(8) اﺳﺖ.

وﺟﻮد ﯾﮏ ﺗﻐﯿﯿﺮ ﻧﺎﮔﻬﺎﻧﯽ در ﺗﻮزﯾﻊ ﺗﻨﺶ ﻫﺎ در ﻓﺎﺻﻠﻪ 30cm از اﻧﺘﻬﺎی ﻟﻤﯿﻨﯿﺖ ﺑﻪ ﻧﻈﺮ ﻣﯿﺮﺳﺪ ﮐﻪ ﻣﺮﺑﻮط ﺑﻪ ﻧﻮع ﺑﺎر ﮔﺬاری ﻧﻘﻄﻪ ای در اﯾﻦ ﻣﺪل ﺑﺎﺷﺪ ﭼﻮن اﯾﻦ ﺗﻐﯿﯿﺮ ﻧﺎﮔﻬﺎﻧﯽ در ﻣﺮﺟﻊ ﮐﻪ ﻣﺮﺑﻮط ﺑﻪ ﺑﺎرﮔﺬاری ﮔﺴﺘﺮده اﺳﺖ دﯾﺪه ﻧﺸﺪ. ﺑﺎ اﯾﻦ ﺣﺎل ﻃﺒﻖ ﺷﮑﻞ(8) ﻣﺸﺎﻫﺪه ﻣﯽ ﺷﻮد ﮐﻪ ﺗﻤﺮﮐﺰ ﺗﻨﺶ ﻫﺎ در اﻧﺘﻬﺎی ﻟﻤﯿﻨﯿﺖ اﺗﻔﺎق ﻣﯽ اﻓﺘﺪ ﮐﻪ اﯾﻦ ﺗﻨﺸﻬﺎ ﻋﺎﻣﻞ وﻗﻮع ﭘﺪﯾﺪه ﺟﺪاﺷﺪﮔﯽ ﻣﯽ ﺑﺎﺷﺪ. ﺑﺎ ﺑﺮرﺳﯽ ﺑﯿﺸﯿﻨﻪ ﻣﻘﺪار ﺗﻨﺶ ﺑﺮﺷﯽ ﻣﯽ ﺗﻮان ﮔﻔﺖ ﮐﻪ ﻣﺎ ﺟﺪاﺷﺪﮔﯽ ﺑﯿﻦ CFRP و ﺗﯿﺮورق ﻧﺨﻮاﻫﯿﻢ داﺷﺖ ﭼﻮن در اﯾﻦ ﻣﺪل ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺑﺮﺷﯽ ﭼﺴﺐ 18Mpa ﻣﯿﺒﺎﺷﺪ ﮐﻪ ﻣﯿﺘﻮاﻧﺪ ﺑﻪ ﺳﺎدﮔﯽ ﺗﻨﺶ ﺑﺮﺷﯽMpa 11 را ﺗﺤﻤﻞ کند.

ﻧﺘﯿﺠﻪﮔﯿﺮی:

• ﺑﺎ ﺑﺮرﺳﯽ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﻫﺎی ﺗﻘﻮﯾﺖ ﺷﺪه، ﺑﺎ ﺿﺨﯿﻢ ﺗﺮ ﺷﺪن ﺑﺎل ﻓﻮﻗﺎﻧﯽ، درﺻﺪ اﻓﺰاﯾﺶ ﻇﺮﻓﯿﺖ ﻧﻬﺎﯾﯽ ﺗﯿﺮورق ﻣﻘﺎوم ﺳﺎزی ﺷﺪه ﺑﯿﺸﺘﺮ ﻣﯽ ﺷﻮد.
• در ﻣﻮرد روﻧﺪ ﺗﻐﯿﯿﺮات ﺳﺨﺘﯽ ﺳﯿﺴﺘﻢ ﻣﻘﺎوم ﺳﺎزی  ﺑﺎ اﻓﺰاﯾﺶ ﺿﺨﺎﻣﺖ ﺑﺎل ﻓﻮﻗﺎﻧﯽ دﻗﯿﻘﺎ ﻧﻤﯽ ﺗﻮان اﻇﻬﺎر ﻧﻈﺮ ﮐﺮد.
• ﺑﺎ ﺗﻘﻮﯾﺖ ﺑﺎل ﮐﺸﺸﯽ، ﮐﻤﺎﻧﺶ ﻗﻄﺮی ﺟﺎن ﺗﯿﺮورق در ﺑﺎرﻫﺎی ﮐﻤﺘﺮی ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ﺣﺎﻟﺖ ﺗﻘﻮﯾﺖ ﻧﺸﺪه اﺗﻔﺎق ﻣﯽ اﻓﺘﺪ.
• ﺑﺎ ﺑﮑﺎر ﺑﺮدن ﻟﻤﯿﻨﯿﺖ CFRP اﻧﻌﻄﺎف ﭘﺬﯾﺮی در راﺳﺘﺎی ﻗﺎﺋﻢ اﻧﺪﮐﯽ ﮐﺎﻫﺶ ﻣﯽ ﯾﺎﺑﺪ.
• ﻣﺪل ﻻﯾﻪ ﭼﺴﺐ ﺑﯿﻦ ﻓﻮﻻد و ﻟﻤﯿﻨﯿﺖ CFRPﺗﺎﺛﯿﺮ ﭼﻨﺪاﻧﯽ در ﻧﺘﺎﯾﺞ ﻧﺪاﺷﺖ.
• ﻧﺘﺎﯾﺞ ﻧﻤﻮﻧﻪ آزﻣﺎﯾﺸﮕﺎﻫﯽ ﺑﺎ دﻗﺖ ﻗﺎﺑﻞ ﻗﺒﻮل، ﻣﻮﯾﺪ ﻧﺘﺎﯾﺞ آﻧﺎﻟﯿﺰ ﻋﺪدی و ﺗﺌﻮری ﻣﯽ ﺑﺎﺷﺪ.