کاربرد شبکه‎های عصبی مصنوعی برای ارزیابی مقاومت نهایی شاه تیرهای فولادی در معرض کمانش پیچشی اعوجاجی و خوردگی

چکیده: مدل شبکه عصبی مصنوعی به صورت یک روش قابل اطمینان برای شبیه‎سازی و تعیین ممان ظرفیت نهایی تیرهای i- شکل فولادی توسعه داده شده است. مقاومت کمانشی اعضاء با مقطع i- شکل، به ویژه در مواردی که دارای جان لاغر و بال های کلفت باشند، کمانش پیچشی اعوجاجی نامیده می شود، که به صورت تغییر شکل جانبی، پیچش و اعوجاج جان به وقوع می پیوندد. یک مطالعه عددی برای بررسی رفتار کمانش اعوجاجی شاه تیرهای سراسری تحت اثر بار گسترده یکنواخت و همچنین تیرهای i- شکل دو سر ساده با مقطع فشرده و در معرض بار متمرکز، به کار گرفته شده است. بدین منظور تعدادی تحلیل اجزاء محدود غیرخطی در حالت الاستیک- پلاستیک برای رفتار کمانش اعوجاجی تیرها ساخته شده است، و تأثیرات هندسه مقطع و مقاومت تسلیم فولاد، در یک مود کمانش پیچشی اعوجاجی ارزیابی شده است. اما برخلاف دستورالعمل های طراحی موجود، این مدل تأثیر اعوجاج جان بر کمانش پیچشی اعوجاجی را مطرح می کند. پس از آن یک مقایسه بین نتایج آنالیز اجزاء محدود و نتایج مقررات طراحی بعضی آیین نامه های معتبر دنیا صورت گرفته است. از این مقایسه می توان دریافت که آیین نامه ها نتایج را با دقت کم ارائه می دهند. پیشنهادات جدیدی بر اساس شبکه های عصبی مصنوعی جهت طراحی تیرهای در معرض بار گسترده یکنواخت و بار متمرکز ارائه شده است. از طرفی اعضاء سازه‎های فولادی غالباً در معرض محیط های خورنده هستند. بنابراین یکی از فاکتورهای حاکم محدود کننده ی عمر سازه‎های فولادی، خوردگی می باشد. مطالعات گسترده ای در مورد تأثیر خوردگی حفره‎ای و یکنواخت بر روی مقاومت اعضای سازه‎های فولادی تحت پهنه ی وسیعی از شرایط بارگذاری مختلف مورد نیاز است، تا بتوان نسبت بین شدت خوردگی و مقاومت باقیمانده را ارزیابی کرد. یک سری تحلیل غیرخطی اجزاء محدود بر روی صفحه جان شاه تیرهای فولادی که تحت اثر بار متمرکز سنگین و یا بار فشاری یکنواخت هستند انجام شد. حفرات مصنوعی با شدت های مختلفی بر صفحه جان ساخته شده است. همچنین ظرفیت باربری نهایی مدل های آسیب دیده با سطح های مختلفی از کاهش یکنواخت ضخامت، مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج حاصله، به منظور تعیین مقاومت نهایی صفحه جان که دارای خوردگی حفره‎ای و یا یکنواخت است، استفاده شد. این کار به وسیل? توسعه یک فرمول که میانگین ضخامت کاهش یافته را در برابر ظرفیت باربری نهایی نشان می دهد، انجام گرفت. همچنین تعدادی مدل اجزاء محدود برای بررسی تأثیر خوردگی حفره‎ای بر مقاومت جانبی ساخته شد، که با افزایش شدت خوردگی، مقاومت کاهش می یابد. در یک حالت بدبینانه، ممکن است در طول ناحیه ی پایینی جان تیر، بر اثر خوردگی یک ناحیه سوراخ شدگی ایجاد شده باشد. تعدادی مدل اجزاء محدود، برای بررسی تأثیر سوراخ جان بر ظرفیت کمانش جانبی پیچشی توسعه داده شد. همچنین شبکه ی عصبی مصنوعی برای بدست آوردن فرمول تجربی جهت تعیین ممان کمانش جانبی پیچشی نهایی باقیمانده تیرهای آسیب دیده با استفاده از نتایج بدست آمده از اجزاء محدود به کار گرفته شد. علاوه بر این یک حل بر اساس روش انرژی با دقت مناسب برای تعیین ممان کمانش جانبی پیچشی تیرهای با جان سوراخ توسعه داده شده است. و در نهایت اثر خوردگی یکنواخت بر انتهای شاه تیر پل ها با استفاده از شبکه عصبی در نظر گرفته شد.