Skip to main content
SUPERVISOR
Hamidreza Mirdamadi,Mostafa Ghayour
سیدحمیدرضا میردامادی (استاد راهنما) مصطفی غیور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Vahid Sarvestan
وحید سروستان

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391
One of the most important problems facing structural and design engineers is the analysis of dynamic behavior of beams subjected to moving loads and masses. Moving objects have a great effect on dynamic stresses in such structures, and cause them to vibrate intensively, especially at high velocities. Euler-Bernoulli and Timoshenko theories are best modeling of beams in literatures. Crack is one of the most common defects in a structure, may result in a dangerous effect on the behavior of structures. It may also lead to improper structural performance which can eventually destroy the structure. In the literatures, two models of crack (open and breathing crack) are investigated. In this thesis, open crack is considered. The cracked beam is modeled as two segments connected by massless springs at the crack position. In this case, crack is modeled by a torsional spring in Euler-Bernoulli beam and torsional linear springs in Timoshenko beam. The dynamic behavior of structures has been studied by several analytical and numerical methods. The spectral element model is known to provide very accurate structural dynamic characteristics and involve partial differential equations of motion, displacement fields, shape functions and dynamic stiffness matrix. This method reduce the number of degree-of-freedom to resolve the computational and costs problems. In this thesis, frequency domain representation of moving load, extracting the dynamic stiffness matrix for cracked beam and spectral element model for moving mass problem is considered. The force vector for each spectral element is evaluated in frequency domain for moving load with constant velocity and acceleration. Spectral element model is developed for moving mass on beams by using an approximate model namely a stationary mass model (SM model). The SM model is based on adding a stationary concentrated mass (point mass) and equivalent to the moving mass at the beam center and then calculate the dynamic response due to a moving load equivalent to the weight of stationary concentrated mass. The accuracy of results obtained from spectral finite element formulation is compared with those of finite element (FE) method and analytical formulations, whenever available. The SFE results display remarkable superiority compared to FE results in reducing number of elements as well as increasing numerical accuracy . Keywords : Cracked beam, Euler-Bernoulli beam, Timoshenko beam, Moving mass, Spectral element method, Dynamic shape function, Dynamic stiffness matrix.
یکی از مهم ترین و قدیمی ترین پرسمان های دینامیک سازه، آنالیز رفتار دینامیکی تیرها، هنگام گذر بار است. ارتعاشات شدید به وجود آمده در این سازه ها، به ویژه، در هنگام حضور جرم های سنگین و سرعت بالا، می تواند آسیب های جبران نا پذیری را به بار آورد. تئوری های اویلر-برنولی و تیموشنکو، دو تئوری مهم در بررسی رفتار دینامیکی تیر ها به شمار می آیند. هم چنین، یکی از کاستی های معمول در سازه ها، ترک است، که می تواند تاثیر نا مناسبی بر رفتار سازه داشته باشد، تا جایی که سبب ویرانی آن گردد. روی هم رفته، دو مدل ترک همواره باز وترک باز و بسته شونده در نظر گرفته می شوند. آنچه در این پژوهش مورد بررسی قرار می گیرد، ترک همواره باز می باشد. برای مدل سازی این نوع ترک در تیر تیموشنکو، از مدل یک فنر پیچشی و یک فنر خطی، بهره برده شده است. در این مدل، تیر ترک دار، با مجموعه ای از تیر های سالم، جایگزین می شود، که در محل ترک، با فنرهایی که سختی آن ها از مکانیک شکست به دست می آید، به یک دیگر متصل می گردند. روش های حل پرسمان های ارتعاشی موجود در این زمینه، می تواند گوناگون و نا همسان باشند. یکی از این روش های کارساز، کاربرد روش المان های محدود طیفی است که بر اساس آن، زمان و هزینه ی محاسبه، کاهش یافته و یا بهینه می گردد. روش المان محدود طیفی، به عنوان روش مدل سازی دقیق سازه های مهندسی شناخته می شود. فرمول بندی المان های محدود طیفی، دربردارنده ی معادله های دیفرانسیل پاره ای حرکت، میدان جابه جایی، تابع های شکل، و ماتریس های المان طیفی (ماتریس سختی دینامیکی طیفی) می باشد. دراین زمینه، پرسمان ها، درحوزه ی فرکانس مورد بررسی قرار می گیرند. بیان نیرو در حوزه ی فرکانس، استخراج ماتریس سختی دینامیکی تیر ترک دار، و ارایه ی مدل طیفی برای پدیده ی گذر جرم، از روی تیر اویلر-برنولی و تیموشنکو، از اقدام های مهم در این پژوهش است. برای مدل سازی پدیده ی گذر جرم از روی تیر، مدل تقریبی جرم ساکن، در تیر به کار گرفته شده است. در این مدل، یک جرم، برابر با جرم در حال گذر، در مرکز تیر وبه صورت ساکن در نظر گرفته می شود و پاسخ به نیروی در حال گذر از روی تیر به دست می آید. این نیروی در حال گذر، برابر با وزن جرم است. در این پژوهش، پاسخ ها از روش المان محدود طیفی به دست آمده، و با پاسخ های تحلیلی یا تحلیلی-عددی، و هم چنین پاسخ های برآمده از روش المان محدود کلاسیک، با تعداد المان های گوناگون، سنجیده می شوند. دقت پاسخ های به دست آمده از روش المان محدود طیفی و نزدیکی آن ها با حل های تحلیلی و نیمه تحلیلی موجود، از روش المان محدود کلاسیک بیشتر است. کلید واژگان : تیر ترک دار، تیر اویلر- برنولی، تیر تیموشنکو، گذر جرم، المان محدود طیفی، تابع شکل دینامیکی، ماتریس سختی دینامیکی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی