تحلیل و طراحی پلاستیک سازه‌های فولادی

عنوان کتاب:

تحلیل و طراحی پلاستیک سازه‌های فولادی

نویسنده: بیل وونگ
ترجمه و تدوین: دکتر اصغر رسولی، پیمان فرجی
ناشر: کتیبه نوین
قطع کتاب: وزیری
شابک: ۹۷۸-۶۲۲-۳۰۷-۰۲۳-۵
تعداد صفحه: ۳۲۶

توضیحات

معرفی کتاب: روش پلاستیک به شکل گسترده‌ای توسط مهندسان برای طراحی سازه‌های فولادی از جمله تیرهای ساده، تیرهای پیوسته و قاب‌های پرتال ساده مورد استفاده قرار گرفته است. بطور سنتی، تحلیل بر اساس نظریه صلبیت و پلاستیسیته صورت می‌گیرد، که به ‌موجب آن بار فروریزش پلاستیک از طریق فرمول کار مجازی ارزیابی می‌شود که در آن تغییر مکان الاستیک نادیده گرفته می‌شود. برای قاب‌های پیچیده‌تر، معمولاً از مجموعه برنامه‌های رایانه‌ای تخصصی برای تحلیل الاستوپلاستیک استفاده می‌شود. نشریات موجود در مورد روش طرح پلاستیک، روش‌های تحلیل را یا بر اساس فرمولاسیون کار مجازی و یا بر اساس نظریه پیچیده پلاستیک موجود در مجموعه برنامه‌های رایانه‌ای تخصصی ارائه می‌دهند. هدف این کتاب از بین بردن این شکاف است. ظهور رایانه‌ها مهندسان را قادر ساخته تا با استفاده از برنامه‌های رایانه‌ای که به شکل وسیعی و در ابعاد تجاری در دسترس هستند، بصورت روزانه تجزیه و تحلیل الاستیک خطی و غیرخطی را انجام دهند. نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل رایانه‌ای بطور معمول به ابزارهایی با فرمت‌های محاسبه خودکار مانند صفحات گسترده برای طراحی منتقل می‌شوند. استفاده از این روش معمول برای طراحی بر اساس تحلیل الاستیک و از لحاظ هندسی غیرخطی، امری عادی است. با این وجود، برنامه‌های رایانه‌ای تجاری موجود برای تحلیل پلاستیک هنوز در جامعه مهندسی نادر است. این کتاب بر روش تحلیل پلاستیک مبتنی بر مفهوم مفصل به مفصل تأکید دارد. با استفاده از این روش می‌توان قاب‌های دارای هر میزان پیچیدگی را بصورت پلاستیکی تجزیه و تحلیل کرد. این روش بر اساس روش تحلیل الاستوپلاستیک است که در آن از تجزیه و تحلیل الاستیک خطی، بصورت دستی یا رایانه‌ای، بین شکل‌گیری مفصل‌های پلاستیک متوالی استفاده می‌شود. نتایج تجزیه و تحلیل الاستیک خطی در پروفورمای تهیه شده در محیط صفحه گسترده استفاده می‌شود، که در آن می‌توان تشکیل مفصل پلاستیک بعدی را بطور خودکار پیش‌بینی و تغییر مکان‌ها و نیروهای تجمعی مربوطه را محاسبه کرد. علاوه بر این، یک روش تقریب‌های متوالی برای در نظر گرفتن تأثیر عمل متقابل نیرو بر ارزیابی بار فروریزش سازه، تعریف شده است. این روش را می‌توان با استفاده از نتایج تجزیه و تحلیل به دست آمده از اکثر برنامه‌های رایانه‌ای موجود در بازار اجرا کرد. روش تقریب‌های متوالی یک روش غیرمستقیم برای بدست آوردن بار فروریزش سازه‌ها با استفاده از دستورالعمل‌های تکراری است. برای محاسبه مستقیم بار فروریزش و بدون استفاده از روش‌های تکراری، باید از فرمول‌های ویژه‌ای که احتمالاً دارای برنامه‌نویسی رایانه‌ای اختصاصی هستند، مطابق با نظریه پلاستیک استفاده کرد. امروزه روش سختی رایج‌ترین و شناخته شده‌ترین روش برای تحلیل سازه است. این کتاب یک بهسازی نظری جهت استخراج ماتریس سختی برای حالت‌های مختلف پلاستیک در یک عنصر را برای تحلیل و روش سختی ارائه می‌دهد. این نظریه بر اساس قانون جریان پلاستیک است و مفهوم سطح تسلیم معرفی می‌شود. در این کتاب مقدمه‌ای برای استفاده از روش برنامه‌نویسی خطی برای تحلیل پلاستیک در یک فصل مجزا ارائه شده است. این روش تحلیل پلاستیک قدرتمند و پیشرفته با استفاده از روش‌های بهینه‌سازی به تفصیل شرح داده شده است. استفاده از آن در محیط محاسباتی خودکار بویژه برای محققانی که در زمینه تحلیل پلاستیک سازه‌ای غیرخطی فعالیت می‌کنند، اهمیت دارد. این فصل توسط پروفسور فرانسیس تین لوی، محقق برجسته در زمینه استفاده از روش‌های برنامه‌نویسی ریاضی برای تحلیل پلاستیک سازه‌ها، نگارش شده است. در این کتاب، بینش‌های جدیدی در مورد مسائل مختلف مربوط به تحلیل و طراحی پلاستیک ارائه شده است، مانند تأثیر درجه حرارت بالا بر بار فروریزش پلاستیک و استفاده از ظرفیت چرخش پلاستیک به عنوان حالت حدی برای طراحی پلاستیک. بر اساس رویکرد الاستوپلاستیک، یک روش درون‌یابی برای محاسبه نیروهای طراحی و تغییرات مکانی در سطح بار طراحی و نه در سطح بار فروریزش معرفی می‌شود. در فصل پایانی این کتاب، مقایسه‌ای بین کدهای طراحی استرالیا، اروپا و ایالات متحده برای روش طراحی پلاستیک ارائه شده است. این مقایسه، مهندسان این حوزه را قادر می‌سازد تا مسائل مربوط به مراحل طراحی پلاستیک و محدودیت‌های اعمال شده توسط این روش طراحی را درک کنند.

کلید واژه‌ها: تحلیل سازه‌ای- روش سختی، درجات آزادی و نامعینی، سازه‌های استاتیکی نامعین- روش سختی مستقیم، ماتریس سختی اعضا، تبدیل مختصات، ماتریس سختی اعضا در سیستم مختصات عموم، اسمبل کردن ماتریس سختی سازه، بردار بار، محاسبه نیروهای عض، رفتار بارهای داخلی، رفتار پلاستیک سازه‌ها، رفتار الاستیک و پلاستیک فولاد، رابطه لنگر- انحنا در محدوده الاستیک- پلاستیک، مفصل پلاستیک، مفهوم طراحی پلاستیک، مقایسه طراحی پلاستیک و الاستیک خطی، طراحی در حالت‌های حدی، مروری بر مقررات طراحی برای طراحی پلاستیک، محدودیت‌های روش طراحی پلاستیک، قانون جریان پلاستیک و تحلیل الاستوپلاستیک، تحلیل الاستوپلاستیک عمومی سازه‌ها، کاهش ظرفیت لنگر پلاستیکی به دلیل اندرکنش نیرو، مفهوم سطح تسلیم، قانون جریان پلاستیک و سطح تسلیم، مشتق ماتریس‌های سختی الاستوپلاستیک عمومی، ماتریس‌های سختی الاستوپلاستیک برای مقاطع، ماتریس سختی و تحلیل الاستوپلاستیک، عکس‌العمل‌های انتهایی اصلاح شده، سطح تسلیم خطی شده، فتحلیل الاستوپلاستیک افزایشی- روش مفصل به مفصل، استفاده از رایانه به ‌منظور تحلیل الاستوپلاستیک، استفاده از صفحه گسترده برای تحلیل خودکار، محاسبه عکس‌العمل‌های طراحی و تغییر شکل‌ها، اثر اندرکنش نیرو بر فروریزش پلاستیک، باربرداری مفصل پلاستیکی، بار توزیع شده در تحلیل الاستوپلاستیک، روش‌های دستی تحلیل پلاستیک، قضیه‌های پلاستیسیته، روش مکانیزم، روش استاتیکی، بارهای توزیع شده یکنواخت (UDL)، تیرهای پیوسته و قاب‌ها، محاسبه نیروهای عضو در هنگام فروریزش، اثر نیروی محوری بر بار فروریزش پلاستیک، تحلیل حدی با برنامه‌نویسی خطی، قضیه تحلیل حدی به عنوان مسئله بهینه‌سازی مقید، راه‌حل صفحه گستردۀ مسائل تحلیل حدی ساده، توضیحات کلی مسئله قاب مسطح گسسته، پیاده‌سازی ساده MATLAB برای تحلیل حدی استاتیک، یادداشتی در مورد طراحی پلاستیکی بهینه قاب‌ها، عوامل مؤثر در فروریزش پلاستیک، ظرفیت دوران پلاستیک، اثر نشست، اثر دمای بالا، اثرات درجه دوم، الزامات وضعیت حدی سرویس‌دهی، الزامات حالت حدی نهایی