Transcript بسمه تعالي رضا تجلي فرد دانشجوي كارشناس ي ارشد سازه Nonlin نرم افزاري است كاربردي براي تحليل ديناميكي سازه هاي يك.

‫بسمه تعالي‬
‫رضا تجلي فرد دانشجوي كارشناس ي ارشد سازه‬
‫‪ Nonlin‬نرم افزاري است كاربردي براي تحليل ديناميكي سازه هاي يك درجه آزادي و بعض ي سازه هاي‬
‫چند درجه آزادي است‪ .‬سازه ها در اين نرم افزار ممكن است به دو حالت زير مدل شوند‪:‬‬
‫‪.1‬در حالت االستيك‬
‫‪-2‬در حالت االستوپالستيك يا در حالت تسليم با سطح سختي ثانويه اختياري‬
‫كه در حالت دوم سختي ثانويه ممكن است مثبت يا منفي معرفي گردد كه حالت مثبت براي معرفي كرنش‬
‫سخت شدگي سيستم و حالت منفي جهت معرفي اثرات ‪ p-delta‬بر سيستم است‪.‬‬
‫بارهاي ديناميكي ممكن است به حالت هاي زير در نرم افزار وارد شوند‪:‬‬
‫‪-1‬به شكل يك زلزله وارد شونده به بيس يك سازه‬
‫‪-2‬به شكل يك تركيب خطي از سينوس و كسينوس وارد شونده به سقف يك سازه‬
‫‪ -3‬به شكل يك بار مربعي وارد شونده به سقف يك سازه‬
‫‪-4‬به شكل بار مثلثي و وارد شونده به سقف يك سازه‬
‫اين نرم افزار براي حل معادالت حركت از از روش تحليلي استفاده مي كند‪.‬‬
‫كاربرد هاي نرم افزار ‪:‬‬
‫اين نرم افزار در عين سادگي مي تواند در زمينه حل تمرينات پيشرفته و يا تحقيقات آكادميك كمك شاياني بكند البته به‬
‫گفته سازندگان نرم افزار هدف اصلي ساخت اين برنامه ايجاد يك محيط مجازي براي آموزش مفاهيمي اصول مهندس ي‬
‫زلزله –مفهوم ميرايي‪-‬شكل پذيري و ‪ ..‬است و اين نرم افزار مي تواند كمك بسيار خوبي در تفهيم هر چه بيشتر درس‬
‫ديناميك سازه ها باشد ‪.‬‬
‫سيستم مورد نياز‪:‬‬
‫دارا بودن ويندوز‪ 98‬يا ‪ xp‬و كارت گرافيكي با وضوح ‪ 768*1024‬جهت اجراي اين برنامه الزامي است‪.‬‬
‫مدل سازي سازه يك درجه آزادي‬
‫مشخصات مدل‬
‫وزن سازه‪ 40 :‬كيلو نيوتن‬
‫درصد ميرايي ‪ 7 :‬درصد‬
‫سختي ‪kN/m 20 :‬‬
‫وارد كردن مشخصات سازه به نرم افزار‬
‫بعد از اجراي ‪ NONLIN‬ابتدا به تنظيم واحد در قسمت ‪ unit‬مي پردازيم و به صورت زير گزينه هاي مربوطه را‬
‫تنظيم مي كنيم‪.‬‬
‫سپس به منوي ‪ parameters‬رفته و تنظيمات مربوطه به نحوه وارد كردن مشخصات سازه را به شكل زير انجام مي دهيم‪.‬‬
‫حال بايد مشخصات سازه را وارد كنيم ابتدا از طريق كليك روي ايكن‬
‫كنيم ‪ .‬حال مقدار ميرايي سازه را با كليك روي آيكن‬
‫وزن سازه را وارد مي‬
‫وارد مي كنيم‪ .‬چون در اين مسئله ما قصد‬
‫تحليل ديناميكي خطي را داريم فقط بايد سختي اوليه را به نرم افزار بدهيم‪.‬‬
‫كه اين كار را ازطريق قسمت ‪ constitutive proprerties input‬و كليك روي آيكن‬
‫انجام مي دهيم‬
‫بررس ي سازه يك درجه آزادي تحت بار هارمونيك در حالت تشديد‬
‫در اين مثال مي خواهيم يك سازه يك درجه آزادي را تحت بار هارمونيك در حالت تشديد بررس ي كنيم به اين منظور‬
‫ابتدا سازه خود را در نرم افزار مدل كرده وسپس بار هارمونيك را يكبار در حالت ميرا و يكبار در حالت ناميرا به سازه‬
‫وارد مي كنيم‪ .‬همانطوري كه مي دانيد حالت تشديد زماني رخ مي دهد كه فركانس بار با فركانس طبيعي سازه ما‬
‫يكسان شود‪.‬پس بايد يك بار سينوس ي با فركانس طبيعي سازه خود به سازه وارد كنيم و از آنجا كه در نرم افزار در‬
‫منوي تعريف بار هارمونيك تنها مي توان پريود بار را وارد نرم افزار كرد پس بايد اين كار را از طريق پريود انجام داد پس‬
‫از وارد كردن مشخصات سازه به نرم افزار در قسمت ‪ Dynamic propertics‬مي توان پريود طبيعي سازه خود‬
‫را مشاهده كرد ‪.‬‬
‫پس پريود طبيعي سازه ما ‪ 2.84‬ثانيه است‪.‬‬
‫حال به سراغ معرفي بار هارمونيكي مي رويم ‪.‬براي اين كار در قسمت ‪dynamic force Applied as‬‬
‫در مي آيد ‪.‬با‬
‫گزينه ‪ forcing function‬را انتخاب كرد آيكن موجود در اين قسمت به شكل‬
‫كليك روي آن پنجره ورود مشخصات بار ظاهر مي گردد ‪.‬همانطوري كه در شكل صفحه بعد مشاهده مي‬
‫كنيد مي توان انواع مختلفي از بارها را از قبيل موج مستطيلي –موج سينوس ي‪-‬موج كسينوس ي‪-‬و‪ ....‬را به نرم‬
‫افزار معرفي كرد ضمنا توجه داريد كه حتي مي توان چندين تابع مختلف براي بار خود معرفي كرد به نحوي‬
‫تابع بار ما جمع تمام توابع باشد‪ .‬حال مشخصات بار خود را مانند شكل زير به نرم افزار وارد مي كنيم‪.‬‬
‫براي مشاهده شكل گرافيكي بار روي گزينه ‪ Time history plot‬مي كنيم‬
‫سپس روي گزينه ‪ use for Analysis‬كليك كرده و از پنجره خارج مي شويم‪.‬و روي گزينه‪ RUN‬برنامه كليك مي‬
‫كنيم با اين كار عمليات تحليل آغاز مي گردد‪ .‬حال با كليك روي ايكن‬
‫پاسخ سازه را مشاهده مي كنيم‪.‬‬
‫همانطوري كه مشاهده مي كنيم دامنه تغيير شكل با تعداد نوسان رشد كرده و مقدار آن بعد از بينهايت دور نوسان به‬
‫بينهايت مي رسد‪.‬اين نتيجه گيري كامال نظري است و بايد به طرز مناسبي براي سازه واقعي مورد تفسير قرار گيرد‪.‬با ادامه‬
‫افزايش تغيير شكل در صورتي كه سيستم ترد شكن باشد در لحظه اي به طور ناگهاني مي شكند‪.‬در طرف ديگر اگر تغيير‬
‫شكل پذير باشد جاري شده و سختي آن كاهش مي يابد و در نيجه ديگر فركانس طبيعي آن مساوي فركانس نيروي القايي‬
‫نخواهد بود‪.‬‬
‫حال يكبار ديگر مثال را با ميرايي ‪ 7‬درصد تكرار مي كنيم و نتايج به شكل زير است‪ .‬فقط براي اينكه بتوانيم در بازه‬
‫زماني گسترده تري مسئله را بررس ي كنيم مدت زمان بار را برابر ‪ 50‬ثانيه وارد مي كنيم‪.‬‬
‫توجه داريم كه براي سيستم ميرا ميرايي باعث كاهش دامنه و محدود كردن آن به مقدار حدي زير مي شود‪.‬‬
‫‪u st‬‬
‫‪u0 ‬‬
‫‪2‬‬
‫بررس ي پاسخ سازه يك درجه آزادي تحت اثر زلزله‬
‫در اين مثال قصد داريم سازه خود را تحت يك زلزله خاص مورد بررس ي قرار دهيم ‪ .‬ركورد زلزله مورد استفاده زلزله ‪19‬‬
‫سپتامبر ‪ 1985‬مكزيك مي باشد ‪.‬در اين مثال نيز سازه قبلي را مدل مي كنيم ‪.‬حال براي وارد كردن ركورد زلزله خود از‬
‫قسمت ‪ dynamic force Applied as..‬گزينه ‪ Ground acceleration‬را انتخاب مي كنيم در اين حالت‬
‫ايكن موجود در اين قسمت به شكل‬
‫در مي آيد با كيلك روي آن پنجره فراخواني ركورد ظاهر مي شود‪ .‬با كليك‬
‫روي آيكن به فراخواني فايل خود مي پردازيم به علت اينكه ركورد زلزله ما يكي ازركورد هاي موجود در نرم افزار است‬
‫بايد آنرا از شاخه نصب‪ nonlin‬باز يابي كنيم‬
‫همانطوري كه مشاهده مي كنيد اكثر دادهاي مهم راجع به ركورد ما نمايش داده شده اند مهمترين آنها عبارتند از ‪:‬‬
‫سانتي متر بر مجذور ثانيه ماگزيمم شتاب ‪97.965 :‬‬
‫ماگزيمم جابه جايي ‪ 19.123 :‬سانتي متر‬
‫مدت زمان ‪ 180.1 :‬ثانيه‬
‫در قسمت‪ plot‬واقع پنجره فراخواني ركورد زلزله مي توان شتاب زمين –سرعت –جابه جايي زمين وطيف پاسخ‬
‫االستيك و غيره را مشاهده كرد‪.‬قسمت با كليك روي گزينه اولين گزينه مي توان شتاب ‪ .‬سرعت و جابه جايي زمين‬
‫را ترسيم كرد‬
‫حال به سراغ قسمت بعدي كه مهمترين بخش اين قسمت يعني قسمت ‪ Response spectra‬مي رويم ‪.‬با‬
‫كيك روي‪ box‬مر بوطه پنجره اي با عنوان ‪ Earthquak response spectra‬ظاهر مي گردد‪.‬با كليك‬
‫روي ايكن‬
‫منحني پاسخ زلزله براي ‪ 6‬مقدار ميرايي ترسيم مي شود ‪0(.‬و‪2.5‬و‪5‬و‪7.5‬و‪10.5‬و دلخواه) اين‬
‫منحني در صفحات بعد نمايش داده شده اند ‪.‬‬
‫طيف را مي توان در مقابل پريود سازه يا فركانس سازه بسته به اتنخاب خود ترسيم كنيم ‪.‬‬
‫با انتخاب ‪separate plot‬در قسمت ‪ plot type‬مي توان طيف را بطور جداگانه‬
‫براساس جابه جايي در مقابل پريود‪-‬سرعت در مقابل پريود‪-‬شتاب در مقابل پريود ترسيم‬
‫كرد‪.‬كه در صفحات بعد نمايش داده شده اند‪.‬‬
‫نمايش طيف هاي آيين نامه هاي مختلف ‪:‬‬
‫با استفاده از منوي ‪ Code spectra‬مي توان به طيف آيين نامه مختلف از قبيل‪:‬‬
‫‪1-UBC94‬‬
‫‪2-UBC97‬‬
‫‪3-NEHRP91‬‬
‫‪4-NEHRP94‬‬
‫‪5-NEHRP97‬‬
‫‪6-FEMA273‬‬
‫‪7-NEWMARK-HALL‬‬
‫درسترس ي داشت ‪.‬ما در اين مثال طيف‪ UBC97‬را مورد بررس ي قرار مي دهيم‬
‫بعد از انتخاب نوع طيف از منو با كليك روي ايكن‬
‫مي توان طيف را مشاهده كرد‪ .‬باانتخاب گزينه‬
‫در صورت محاسبه طيف پاسخ زلزله مي توان ‪ 2‬طبف را يكجا مشاهده كرد كه در صفحات بعد نمايش داده شده اند‪.‬‬
‫شروع آناليز‪:‬‬
‫در اين مرحله پس كليك روي آيكن‬
‫از آن خارج شده و سپس روي گزينه ‪RUN‬را در نرم افزار‬
‫مي فشاريم‪.‬و سپس خروجي هاي مورد نظر را از نرم افزار استخراج مي كنيم‪.‬‬