انتگرال‏گیری گام‏به‏گام یکی از توانمندترین روش‏های تحلیل رفتار دینامیکی در سیستم‏های سازه‏ای است. پاسخ‏های حاصل از این روش تقریبی هستند و به هنگام استفاده از انتگرال‏گیری گام‏به‏گام این امکان وجود دارد که پاسخ‏های نامعقولی حاصل گردد. نا معقول بودن پاسخ‏ها می‏تواند دلایل متعددی داشته باشد. وجود ناپایداریِ فیزیکی در سازه مورد بررسی، به مفهوم بزرگ شدن پاسخ‏های واقعی، می‏تواند یکی از دلایل این گونه پاسخ‏ها باشد. از سوی دیگر نامعقول بودن پاسخ‏ها می‏تواند به علت ناپایداریِ عددی، به مفهوم بزرگ شدن پاسخ‏های تقریبی، حاصل از روش حل مورد استفاده ایجاد شود. اگر بتوان روشی ارائه کرد تا این دو پدیده از هم تشخیص داده شود، مهندسین قادر خواهند بود با دید بازتری با پاسخ‏های نامعقول حاصل از انتگرال‏گیری گام‏به‏گام و در حالت کلی تحلیل تاریخچه زمانی، برخورد نمایند. در این پایان‏نامه پس از اعمال فرضیات ارائه شده، با توجه به مفهوم دو نوع ناپایداری، روشی کاربردی برای تشخیص دو نوع ناپایداری معرفی و به خرپاهای دو بعدی اعمال شده است. روش ارائه شده طی چندین مثال نشان داده شده است.

رفتار دینامیکی غیرخطی، به عنوان رفتار واقعی سیستم های سازه ای، در تحلیل و طراحی بسیاری از سیستم های لرزهای قابل صرف نظر کردن نیست. یکی از رفتارهای غیرخطی، در سیستم های دینامیکی درگیر با اصطکاک، که قریب به اتفاق مسائل واقعی مهندسی عمران را شامل می گردند، مشاهده می گردد. در بسیاری از مسائل مهندسی درگیر با اصطکاک، اصطکاک به صورت اصطکاک کولمب در نظر گرفته می شود، که بزرگی نیروی اصطکاک ثابت و جهت آن همیشه در خلاف جهت لغزش (حرکت دو سطح دارای تماس) است، و بارها تغییر می کند. تغییرات ناگهانی در جهت حرکت، سبب گسستگی در نیروی اصطکاک و غیرخطی شدن رفتار سیستم سازه ای می گردد. این امر سبب پیچیدگی ارزیابی پاسخ سیستم های درگیر با اصطکاک است. پاسخ های دقیق نیز اصولاً برای مسائل دینامیک سازه غیرخطی چند درجه آزاد، قابل حصول نیستند. در مورد مسائل درگیر با اصطکاک، حتی با استفاده از گام های زمانی بسیار کوچک و در حد صفر در روش انتگرالگیری گام به گام، به علت تغییرات ناگهانی علامت نیروهای اصطکاک، ممکن است مشکلات همگرایی خاصی نیز، برای پاسخ های تقریبی ایجاد گردد. برای مطالعه عملکرد روش های جدید تحلیل و بررسی دقت آن ها، تعریف مسائل غیرخطی مناسب و دارای حل دقیق بسیار مفید است. بنابراین تعریف مسائل درگیر با اصطکاک و دارای حل دقیق به خصوص، از منظر تحقیقاتی، دارای اهمیت ویژه ای است. در این پایان نامه، فراهم آوردن قابلیت تعریف چنین مسائلی، مد نظر بوده، به معرفی روشی برای تعریف سیستم های دینامیک سازه چند درجه آزاد درگیر با اصطکاک و دارای پاسخ مشخص و دقیق دلخواه، پرداخته خواهد شد. برای اعمال کاربردی روش، برنامه های لازم، به کمک زبان برنامه نویسی fortran 2000 و در محیط نرمافزارcompaq visual fortran version 6.5، تهیه شده است، و به کمک آنها، کارایی یکی از روش های تقریبی تحلیل سیستم های درگیر با اصطکاک، که قبلاً صرفاً برای سیستم های یک درجه آزاد نشان داده شده بود، در حالت چند درجه آزاد، بررسی و نشان داده شده است.

توانمندترین روش حل معادله حرکت، انتگرال گیری گام به گام مستقیم است. انتگرال گیری گام به گام در بسیاری از موارد به صورت دقیق، قابل انجام نبوده و نیازمند روش های تقریبی است. در روش های تقریبی انتگرال گیری مستقیم یکی از مشکلات مهم، هزینه محاسباتی زیاد است. مهم ترین عاملی که در کنترل هزینه محاسباتی نقش دارد، اندازه گام زمانی است. در تحریک های لرزه ای عامل خاصی که بر انتخاب اندازه گام زمانی تاثیر می گذارد، اندازه گام زمانی اندازه گیری شتاب نگاشت است. در صورتی که بخواهیم از حداکثر دقت شتاب نگاشت استفاده کنیم، باید گام زمانی انتگرال گیری را برابر گام زمانی تحریک انتخاب کنیم. انتخاب گام زمانی برابر گام زمانی تحریک در حالت کوچک بودن نسبی گام زمانی تحریک باعث افزایش هزینه محاسبات می گردد. روش پیشنهاد شده در پروژه انتگرال گیری گام به گام با وابستگی کمتر به گام زمانی اعمال تحریک خارجی برای سیستم های یک درجه آزاد (سروشیان، 1388، تهران، پژوهشگاه زلزله، به شماره 377)، می تواند به عنوان راهکاری برای کاهش محدودیت فوق به کار برده شود، به این صورت که گام زمانی انتگرال گیری بزرگ تر از گام زمانی تحریک انتخاب می شود، ولی تمامی داده های شتاب نگاشت در محاسبات لحاظ می شوند. به این ترتیب می توان از تاثیر اندازه گام زمانی تحریک، بر اندازه گام زمانی انتگرال گیری کاست. روش پیشنهاد شده در این پایان نامه، با اعمال ساده سازی های بیشتر در روش فوق، موجب کاهش بیشتر هزینه محاسبات نسبت به روش موجود می شود. این پایان نامه در ادامه پروژه تحقیقاتی آقای دکتر آرام سروشیان (معرفی شده در بالا) تعریف شده است. در توضیح بیشتر، فرض می کنیم گام زمانی انتگرال گیری برابر با گام زمانی تحریک انتخاب شده باشد. در حالت عادی انتگرال گیری پس از انتخاب روش مناسب، با توجه به روند محاسبات روش مربوطه، مقادیر مجهولات در گام حاضر بر حسب معلومات در گام (های) قبل به صورت گام به گام محاسبه می شود. این عمل با توجه به کوچک بودن گام زمانی تحریک و به تبع آن تعداد قابل توجه گام های زمانی انتگرال گیری، بسیار پرهزینه خواهد بود. برای کاهش هزینه محاسبات، در گزارش آقای دکتر سروشیان، ابتدا، محاسبات، از حالت عادی، به فرم ماتریسی، تبدیل شده است. سپس، معادلات درهم ادغام شده اند. این در حالی است که هیچ دقتی نسبت به حالت متعارف، یعنی زمانی که گام زمانی انتگرال گیری برابر گام زمانی تحریک انتخاب شده بود، از بین نرفته است. (تمامی داده های تحریک در محاسبات لحاظ شده اند.) در روش جدید پیشنهاد شده در این پایان نامه، معادلات ماتریسی خلاصه سازی شده و با روی هم گذاری (assembling) مقادیر مشترک تحریک خارجی در جملات متوالی رابطه خلاصه تری به دست آمده است. ایده اصلی این است که چون در معادله مذکور تعدادی از مقادیر داده های تحریک خارجی در جملات متوالی تکرار شده اند، با روی هم گذاری آنها می توان از حجم محاسبات کاست. با توجه به عرف موجود در تحقیقات دینامیک سازه و هماهنگی با پروژه مذکور (سروشیان, 1388) ایده فوق در حالت یک یک درجه آزاد مورد پیگیری قرار گرفته است. برای ارزیابی کارآیی روش پیشنهاد شده در حالت غیرخطی نیز، حالت غیرخطی متعارف یعنی سیستم های با رفتار الاستیک خطی – پلاستیک کامل انتخاب شده و مورد ارزیابی های لازم قرار گرفته است.

با رشد روز افزون پیچیدگی و اندازه سازه ها، روند تحلیل دینامیکی سازه ها هر روزه پیچیده تر می شود. انتگرال گیری گام به گام ابزاری مناسب و جامع برای انجام این گونه تحلیل هاست. هزینه محاسباتی بالای انتگرال گیری گام به گام از نقاط ضعف این روش است. با توجه به پیشرفت فناوری تهیه شتابنگاشت ها و تهیه شتابنگاشت هایی با گام های زمانی بسیار کوچک و احتمال عدم نیاز به گام های بسیار کوچک برای تحلیل، نیل به قابلیت انتگرال گیری گام به گام با گام های زمانی بزرگتر از گام شتاب نگاشت زلزله با هدف کاهش هزینه محاسباتی قدمی قابل توجه به سمت تحلیل های دینامیکی توانمند تر و با هزینه محاسباتی کمتر است. در این پایان نامه، یکی از تکنیک های جدید تبیین شده برای انتگرال گیری با گام های بزرگ تر از گام های شتابنگاشت [1] به عنوان راهکاری برای افزایش سرعت تحلیل دینامیکی، به سیستم های چند درجه آزاد تعمیم داده شد. سپس روش به دست آمده با تعدادی از دیگر تکنیک های موجود در خصوص تحلیل دینامیکی سریع مقایسه شد. برای انجام مقایسه ها و تایید کارایی روش، برنامه ای به زبان فرترن 90 تهیه شد و هزینه های محاسباتی مورد مقایسه قرار گرفت. با مقایسه های صورت گرفته روشن شد که روش این پایان نامه هزینه های محاسباتی را بدون تغییر در دقت پاسخ ها نسبت به سایر تکنیک های بررسی شده، کاهش می دهد.

شکل پذیری کم مهاربند های هم محور موجب عملکرد نامناسب آنها در زلزله است. در این رساله المان پیچشی فولادی به عنوان عضو شکل پذیر برای نصب در انتهای انواع مهاربند های هم محور مطالعه شده است. عملکرد پیچشی غیرالاستیک المان پیچشی فولادی موجب افزایش شکل پذیری مهاربند می شود و کمتر بودن ظرفیت باربری المان پیچشی فولادی از بار کمانشی مهاربند، موجب عملکرد آن به عنوان فیوز کنترل کمانش مهاربند می باشد. انجام این رساله بصورت تحلیلی همراه با مدلسازی کامپیوتری است. مطالعات این رساله نشان می دهد که المان پیچشی فولادی از شکل پذیری خوب و عملکرد مناسبی در انتهای مهاربند هم محور برخوردار است و ضمن استهلاک انرژی به عنوان فیوز کمانش مهاربندی نیز عملکرد خوبی دارد.

با توجه به پیشرفت علم و فناوری تهیه شتاب نگاشتهایی با گام های زمانی بسیار کوچک، و احتمال عدم نیاز به گامهای بسیار کوچک برای تحلیل، نیل به قابلیت انتگرالگیری گام به گام با گامهای زمانی بزرگتر از گام شتاب نگاشت زلزله با هدف کاهش هزینه محاسباتی، قدمی قابل توجه به سمت تحلیل های دینامیکی توانمندتر و با هزینه محاسباتی کمتر است.تحلیلهای تاریخچه زمانی به دلیل زمان و حجم بالای محاسبات، ممکن است از نگاه طراحان پل کمتر مورد استفاده قرار گیرد. کاهش هزینه محاسباتی تحلیل تاریخچه زمانی میتواند باعث استفاده هر چه بیش تر این نوع تحلیل و در نتیجه بطور غیرمستقیم امکان نزدیک شدن بیشتر به رفتار واقعی پلها، که خود باعث کاهش خطر و آسیب پل ها و افزایش ایمنی می شود، خواهد بود.

چکیده ندارد.

در این تحقیق مطالعات ذیل انجام پذیرفت: 1) روابط تحلیلی یک بلوک صلب که توسط housner برای بلوکهای لاغر ارائه شده بود با استفاده از یک روش جدید خطی سازی بازنویسی شد. 2) معادلات دیفرانسیل حاکم بر حرکت گهواره ای یک بلوک صلب مهار شده و دو بلوک متصل به هم ارائه و روشهای حل عددی آنها معرفی گردید. 3) روابط تحلیلی پاسخ گهواره ای بلوک صلب مهار شده معرفی و سپس با روشهای عددی کنترل گردید. 4) روابط تحلیلی پاسخ دو بلوک صلب متصل به هم با استفاده از آنالیز مقادیر ویژه ارائه و در دو حالت ارتعاش آزاد و متناوب صحت روابط تحلیلی با نتایج عددی کنترل گردید. 5) در بررسی دو بلوک صلب به هم متصل اثرات روشهای عددی مختلف و رواداری های انتخابی بر روی پاسخ نهایی مورد ارزیابی قرار گرفت. 6) اثرات وجود اند.....