بررسی چندفیزیکی سازه های محوری به روش پری دینامیک

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 گروه آموزشی مهندسی عمران- دانشگاه محقق اردبیلی

2 گروه مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

10.22065/jsce.2019.159167.1726

چکیده

به منظور طراحی دقیق تر سازه ها بایستی شناخت دقیق تری از رفتار آنها وجود داشته و تحلیل رفتار آنها با دقت بیشتر صورت گیرد. در طی دهه های گذشته روشهای گوناگونی برای تحلیل سازه ها ارائه شده که هر کدام دارای نواقصی هستند. روش پری دینامیک، روشی جدید برای تحلیل مسائل است که با داشتن قابلیتهای منحصر بفرد توانسته است نواقص و محدودیتهای موجود در روشهای قبلی و مرسوم همچون روش المان محدود را برطرف نموده و به عنوان یک روش قدرتمند در حل مسائل به کار گرفته شود. از سال 2000 میلادی و پس از ابداع این روش ، مسائل گوناگونی با آن حل شده ولی کارهای بسیار محدودی در زمینه حل مسائل ارتعاش طولی اعضا و همچنین مدلسازی سازه های مشبک صورت گرفته است. در این تحقیق، رفتار این نوع از اعضا با روش پری دینامیک بررسی شده و با کدنویسی در نرم افزار متلب، قابلیت روش پری دینامیک برای در نظر گرفتن حالتهای بارگذاری استاتیکی و دینامیکی و همچنین تغییرات دما در انواع حالات نشان داده شده است. نتایج حاصل از روش پری دینامیک همخوانی بسیار نزدیکی با نتایج حاصل از روابط تحلیلی ارائه شده دارد. همچنین برای حالتهای خاصی از مسائل، یافتن جواب با روشهای تحلیلی یا سایر روشها غیرممکن یا مشکل است در حالی که با استفاده از روش پری دینامیک می توان به راحتی به جواب رسید. نهایتا، مدل پری دینامیک مربوط به اعضای محوری برای مدلسازی خرپاها توسعه داده شده و قابلیت این روش برای تحلیل انواع خرپاها نیز نشان داده شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Multiphysics investigation of the axial members using the peridynamic method

نویسندگان [English]

  • Asghar َAmani 1
  • Farhad Sadegh Moghanlou 2
1 Faculty of Engineering, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
2 Faculty of Engineering, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil. Iran
چکیده [English]

The accurate understanding of the behavior and analysis of the structures is necessary to appropriate design of them. Over the past decades, various methods have been proposed for the analysis of structures that each of them include some deficiencies. The peridynamic is a new method for solving the problems. This method overcomes the deficiencies and limitations of conventional methods such as the finite element method due to its unique capabilities. Nowadays, it uses as a powerful method to solve problems. After the proposition of peridynamic theory in 2000, various problems have been solved. However, very limited work has been done in the solving longitudinal vibration of axial members and modeling of lattice structures. In this paper, the behavior of this type of members was examined by the peridynamics method and its capability to take into account the static and dynamic loading, as well as temperature variations, was shown using MATLAB software. The peridynamic results are in good agreement with analytical results. Also, for certain states of the problem, it is impossible or difficult to find an answer by analytical methods or other methods, while using the peridynamic method can easily be answered. Finally, the peridynamic model has been extended to truss modeling and the ability of this method to analyze any types of trusses were shown.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Peridynamic
  • Longitudinal vibration
  • Finite Element
  • Axial members
  • Temperature Variation
  • Truss
[1]         Silling, S. A., (2000). “Reformulation of elasticity theory for discontinuities and long range forces,” J. Mech. Phys. Solids, 48(1), pp. 175–209.
[2]         Silling, S. A. and Askari, E., (2004). “Peridynamic Modeling of Impact Damage,” Problems Involving Thermal Hydraulics, Liquid Sloshing, and Extreme Loads on Structures, 489, pp. 197–205.
[3]         Gerstle, W., Sau, N., and Silling, S., (2005). “Perydynamic modeling of plain and reinforced concrete structures,”  18th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT 18),  No. SMiRT 18, pp. 1–15.
[4]         Askari, E., Xu, J., and Silling, S., (2006). “Peridynamic Analysis of Damage and Failure in Composites,” 44th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, pp. 1–12.
[5]         Kilic, B., and Madenci, E., (2010). “Coupling of peridynamic theory and the finite element method,” J. Mech. Mater. Struct.,  5(5) , pp. 707–733.
[6]         Amani, J., Oterkus, E., Areias, P., Zi, G., Nguyen-Thoi ,T., and Rabczuk, T., (2016). “A non-ordinary state-based peridynamics formulation for thermoplastic fracture,” Int. J. Impact Eng., 87, pp. 83–94.
[7]         Madenci, E., Kefal, A., Dorduncu, M., Barut, A.m and Yildiz, M., (2018). “Isogeometric analysis using peridynamics and XFEM,” 2018 AIAA/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics, and Materials Conference.
[8]        Li, H., Zhang, H., Zheng, Y., and Zhang, L., (2016). “A peridynamic model for the nonlinear static analysis of truss and tensegrity structures,” Comput. Mech., 57(5), pp. 843–858.
[9]         Silling, S.A., and  Lehoucq, R.B., (2008). “Force Flux and the Peridynamic Stress Tensor,” Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 56(4), pp. 1566–1577.
[10]      Madenci, E., and Oterkus, E., (2014), “Peridynamic Theory and Its Applications, ”  New York, NY: Springer New York, 297 pages.
[11]      Underwood, P., (1986) “Dynamic Relaxation,”  Computational Methods for Transient Analysis, 1st ed., T. Belytschko and T. J. R. Hughes, Eds. Amsterdam: Elsevier B.V., pp. 245–265.
[12]        Rao, S.S., (2007). “Vibration of Continuous Systems, ” John Wiley & Sons, Inc., New Jersey, 737 pages.