بررسي رفتار كمانشي اعضاي فشاري به روش اجزاي محدود

An investigation into the buckling behavior of the compression members using finite element method

كمانش عضو فشاري باعث كاهش ظرفيت باربري عضو مي‌شود، به منظور انجام تحليل غير خطي سازه، علاوه بر تعيين رفتار عضو فشاري تا مرحله بحراني، لازم است رفتار پس‌كمانشي عضو نيز تعيين گردد. در اين مقاله پس از مروري اجمالي بر انواع روش‌هاي موجود، با توجه به مزاياي گسترده روش اجزاي محدود، از اين روش براي تعيين رفتار كمانشي اعضاي فشاري استفاده به عمل آمده است. با فرض انحناي اوليه جزيي براي عضو فشاري دو سر مفصلي، عضو مزبور به تعدادي المان تير با مشخصه مصالح الاستوپلاستيك تقسيم‌بندي شده و مدل مذكور به روش اجزاي محدود تحليل شده است. هر دو عامل غير خطي مصالح و غير خطي هندسي در تحليل در نظر گرفته شده‌اند. با توجه به كاربرد گسترده اعضاي لوله‌اي در ساخت سازه‌هاي خرپايي (به ويژه سازه‌هاي فضاكار)، رفتار بار محوري-تغيير مكان محوري عضوي لوله‌اي با مشخصات مقطع معين، به ازاي مقادير مختلف نسبت لاغري و ناكاملي اوليه (initial imperfection)، تعيين شده و مورد بررسي قرار گرفته است.

The collapse of a compression member gives rise to decrease of the load carrying capacity of the member. To perform a nonlinear analysis, in addition to the precritical behavior, the post-critical behavior of the compression member also must be determined. In this study, because of certain advantages of the finite element method, this method has been selected to evaluate the axial load-axial displacement relationships of the compression members. For determining the behavior of a pinended member using finite element method, the following observations have been considered: an elastic-pefectly plastic material behavior is assumed; the intial curvature associated with the bowing of the member has been considered as an initial imperfection; each member has divided into ten element and behavior of each element has been modeled by the Kirchhoff thin beam element; both of the material and geometrical nonlinearity has been considered in the analysis; to trace the equilibrium path through a critical point into the post critical range, the Arc-length method is used. The member type most commonly used in space structures is circular hollow (tubular) section and the present study is limited to the investigation of the post-critical properties of compressive tubular members with various selenderness ratios and also various imperfections.