دینامیک تیرهای ترک خورده در دو دهه اخیر، به دلیل کاربردهای آن در مهندسی عمران و مکانیک از جمله سازه های پل و راه آهن مورد توجه زیادی قرار گرفته است. در این تحقیق یک روش جدید برای برآورد ضریب انعطاف پذیری یک ترک باز در یک تیر با مقطع یکنواخت ارائه شده است. بر اساس مکانیک شکست، ترک توسط یک فنر پیچشی در محل ترک مدل می شود که دارای سختی مشخصی می باشد. معکوس این سختی به عنوان ضریب انعطاف پذیری ترک بیان می شود. به منظور توسعه این روش از معادله دیفرانسیل ارتعاش واداشته تیر ترک خورده اولر-برنولی استفاده شده است. ویژه گی اصلی این روش در ساده گی آن است، همچنین از میان تمامی خواص مکانیکی تیر تنها صلبیت خمشی آن در فرمول بندی تئوری روش مورد نیاز است. از سویی اطلاعات مورد نیاز از ارتعاش تیر، نمودار تغییر مکان عرضی تیر در یک نقطه دلخواه از لحظه تحریک اولیه تا پایان ارتعاش تیر می باشد که به آسانی از طریق آزمایش و یا مدل المان محدود قابل تعیین است. در این تحقیق چندین مدل المان محدود در محیط نرم افزار sap جهت شبیه سازی ترک v شکل با عمق های متعدد در یک تیر ساده ایجاد شده است. سپس اطلاعات مربوط به ارتعاش واداشته تیر برای محاسبه ضریب انعطاف پذیری ترک در دو حالت تنش مسطح و مدل سه بعدی تیر استخراج شده است. در قسمت دیگری از این تحقیق بعضی از روشهای تشخیص خرابی در سازه ها مورد مطالعه قرار گرفته است. در این بخش یک روش جدید برای تشخیص خرابی بر اساس تغییرات فرکانس طبیعی در یک تیر ارائه شده است و همچنین تغییراتی برای بهبود روشی موسوم به dsm، که از ماتریس سختی سازه خراب برای تشخیص درصد خرابی در المان های آن استفاده می کند پیشنهاد شده است.

برای ارزیابی تاثیر میراگر بر پاسخ سازه مدل 4 طبقه فلزی با مقیاس1:12، چهار میراگر و مکانیزم تشدید کننده ساخته شد و در هریک از طبقات نصب گردید. با انجام آزمایشات، به شکل تحریک تکیه گاهی هارمونیک و همچنین ارتعاش آزاد، مشخصات دینامیکی سیستم نظیر فرکانس های طبیعی، نسبت میرایی، خصوصیات جرم و سختی، به دست آمد. تعیین مشخصات سیستم سازه اصلی، به چندین روش صورت گرفت بطوریکه برای ماتریس جرم و سختی از دو روش و مقادیر فرکانس های اصلی سازه از سه روش استفاده گردید. اندازه گیری میرایی های مودال و اشکال مودی بروش جاروی فرکانسی صورت گرفت و نتایج نهایی در مدلهای شبیه سازی شده مورد استفاده قرار گرفت، مدل ها به دو روش مختلف شبیه سازی شده و پاسخ جابجایی و شتاب طبقه بام هرکدام در چهار حالت کنترلی با نتایج آزمایش های تحریک تکیه گاهی هارمونیک مقایسه گردید. اندازه گیری های آزمایشگاهی حاکی از آن است که در تحریک های هارمونیکی پایه، با فرکانسی برابر با فرکانس غالب سازه اصلی، عملکرد سیستم کنترلی بسیار مناسب بوده و کاهش پاسخی برابر 2/89% مشاهده گردید که محاسبات تحلیلی کاهشی در حدود 9/90% را پیش بینی می نمود. .جهت بررسی عملکرد مدل شبیه سازی شده با مشخصات به دست آمده از آزمایش، مدل شبیه سازی شده تحت تحریک 24 زلزله داخلی و خارجی با محتواهای فرکانسی متفاوت، قرار گرفت. عملکرد میراگر درمدل تحلیلی تحت زلزله ها نیز به طور متوسط، کاهش پاسخی برابر3/61% را نشان می دهد.

در روش های مرسوم طراحی سازه ها در برابر زلزله، میرایی در سازه توسط مکانیزم غیرخطی در اتصالات تیر-ستون به وجود می آید. در سال های اخیر استفاده از ابزارهایجاذب انرژی به منظور کنترل ارتعاشات لرزه ای و حفاظت اعضای سازه ای پیشنهاد شده است.در این راستا استفاده از میراگرهای اصطکاکی پیشنهاد شده توسط پال یکی از ابزارهای مناسب جهت کنترل ارتعاشات لرزه ای می باشد. در این تحقیق یکی از هدف های مطالعه، بهینه یابی نیروی لغزش میراگرهای اصطکاکی به منظور کاهش پاسخ های سازه ای تحت اثر زلزله های گوناگون، با استفاده از الگوریتم ژنتیک با چیدمان غیرمغلوب (nsga??)می باشد. بدین منظور قاب های دو بعدی 5 طبقه خمشی و برشی و قاب 10 طبقه برشی در نظر گرفته شده و با حل معادله حرکت سازه با استفاده از روش نیومارک، پاسخ های سازه در حالت های کنترل نشده و کنترل شده توسط میراگرهای اصطکاکی بدست می آید. سپس مقدار بهینه بار لغزش میراگرها با توزیع یکنواخت و متغیر در ارتفاع سازه توسط الگوریتم nsga?? و کمینه سازی همزمان سه تابع هدف مختلف تعیین می شود. نتایج بدست آمده از هر دو حالت توزیع نشان می دهد که توزیع بهینه و متغیر بار لغزش میراگرها سبب عملکرد بهتر آنها در کاهش پاسخ های لرزه ای شده است. با انتخاب بار لغزش میراگرهای قاب 5 طبقه خمشی به عنوان پارامتر غیرقطعی، کنترل پایدار این قاب تحت یک زلزله مورد ارزیابی قرار می گیرد. بدین جهت نیروی لغزش بهینه میراگرها با اعمال 20% نامعلومی و کمینه سازی توابع میانگین و واریانس جابجایی و شتاب ماکزیمم بام با استفاده از الگوریتم nsga?? تعیین می شود. سپس با اعمال نامعلومی به مقادیر بهینه بار لغزش حاصل از تحلیل قطعی و غیرقطعی و مقایسه میانگین و واریانس پاسخ های 500 نمونه مشاهده می شود که واریانس جابجایی و شتاب حاصل از تحلیل احتمالاتی کوچکتر بوده که بیانگر پایداری سیستم کنترل شده می باشد. علاوه بر مطالعات فوق، هدف دیگر این مطالعه بهینه یابی مکانی میراگرهای اصطکاکی در یک ساختمان سه بعدی 10 طبقه فولادی مورد بررسی قرار می گیرد و تعداد و چیدمان بهینه میراگرها در سازه با استفاده از بهینه سازی چند هدفه تعیین می شود. با اعمال چیدمان بهینه میراگرها و تعیین پاسخ های سازه در این حالت و مقایسه آن با حالتی که میراگرها به صورت یکنواخت در تمام محل های در نظر گرفته شده توزیع می شوند، می توان دریافت که با چیدمان بهینه میراگرها و کاهش 25 درصدی در تعداد آنها می توان به پاسخ های مشابه با پاسخ های حاصل از چیدمان یکنواخت دست یافت. همچنین نتایج بدست آمده از این تحقیق حاکی از آن است که میراگرهای اصطکاکی تاثیر قابل ملاحظه ای در کاهش پاسخ های سازه در برابر زلزله دارند.

از آنجایی که در اثر وقوع زلزله، ساختمان های نامنظم در پلان در معرض واکنش های پیچشی بسیار بزرگی، خصوصا در بخش های مقاوم سازه ای خود قرار می گیرند و با توجه به اینکه عمدتا در چنین مواردی پایداری ساختمان ها وابستگی زیادی به میزان واکنش های پیچشی پیدا می کند، لذا جلوگیری از بوجود آمدن چنین واکنش هایی در ساختمانها و همچنین تخفیف اثرات ناشی از وقوع آن ها همواره یکی از مهمترین اهداف در زمینه کنترل پاسخ های لرزه ای ساختمان ها محسوب می شود. یکی از انواع وسایل کنترلی الحاقی که بکارگیری آن در جهت کنترل پاسخ های لرزه ای ساختمان ها در سالهای اخیر از سوی محققان مورد توجه فراوان قرار گرفته است، میراگرهای ویسکوز نیمه فعال می باشند. این نوع از میراگرها در عین دارا بودن قابلیت اعتمادپذیری، پایداری سازه را نیز تحت تاثیر خود قرار نمی دهند و از اینرو جزو کارآمدترین وسایل کنترلی بشمار می روند. در این رساله، چهار مدل ساختمانی ده طبقه که همگی آن ها منشعب از یک مدل ساختمانی اصلی بوده و نامنظمی در آنها ناشی از وجود خروج از مرکزیت جرمی مختلف در پلان طبقات می باشد، بعنوان نمونه های عددی، مورد مطالعه قرار گرفته اند. در چنین شرایطی با اعمال همزمان دو مولفه افقی شتاب زمین بر روی مدل های ساختمانی مورد نظر و همچنین با بازنویسی معادلات حرکت در سیستم فضای حالت در حالت کنترل نشده و کنترل شده با میراگرهای ویسکوز نیمه فعال پاسخهای سازه محاسبه شده و مورد مقایسه قرار می گیرند. بر این اساس، میزان تاثیر استفاده از این وسایل در کنترل پاسخهای پیچشی ساختمان های نامنظم در پلان در مقایسه با حالت کنترل نشده، محاسبه شده و نیز ارزیابی میزان کارآیی آنها با تشدید شرایط پیچشی مد نظر قرار می گیرد. همچنین در ادامه، تاثیر جانمایی میراگرهای ویسکوز نیمه فعال در کنترل پاسخهای پیچشی هر یک از مدل های ساختمانی مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که میراگرهای ویسکوز نیمه فعال، می توانند نقش موثری در کاهش پاسخ های پیچشی سازه ها داشته باشند لیکن کارآیی اینگونه میراگرها با تشدید شرایط پیچشی در ساختمانها کاهش می یابد. همچنین مشخص شد که نوع جانمایی میراگرها در شرایط گوناگون پیچشی نقش موثری در عملکرد مناسب اینگونه وسایل در کنترل پاسخ های پیچشی سازه ها خواهد داشت.

در طراحی مقاوم در برابر زلزله، بعضی از سازه ها شامل تجهیزاتی حساس و گران قیمت (سازه های ثانویه) هستند که گاه حفاظت آنها در برابر زلزله به اندازه سازه اصلی اهمیت دارد. از جمله آنها می توان به تاسیسات انرژی هسته ای، مراکز اطلاعات و اینترنت، برج های مخابراتی، بیمارستان ها و موزه ها اشاره کرد. یکی از دلایل اصلی که منجر به خرابی این تجهیزات می گردد شتاب وارده به آنها می باشد که نیروی اینرسی زیادی به سازه ثانویه اعمال می کند در حالی که ممکن است سازه اصلی در طول زلزله آسیب چندانی متحمل نشود. برای حل این مشکل می توان با استفاده از یک سیستم جداساز مطلوب، این تجهیزات حساس را نسبت به نیرو های ناشی از زلزله ایزوله کرد. در این مطالعه از سیستم جداساز لغزشی مجهز به سیستم بازگرداننده استفاده شده است که به عنوان تکیه گاه بین تجهیزات داخلی و کف طبقه قرار می گیرد. به منظور بهینه کردن عملکرد سیستم لغزشی از الگوریتم ژنتیک مرتب سازی غیر برتر نخبه گرا و سریع( (nsga-ii استفاده شده است تا مقادیر بهینه پارامترهای سیستم جداساز شامل ضریب اصطکاک، نسبت میرایی و سختی سیستم بازگرداننده تعیین گردند. مینمم کردن همزمان شتاب و تغییر مکان سازه ثانویه نسبت به زمین به عنوان تابع هدف در نظر گرفته شدند. به منظور مطالعه عددی، سازه اصلی 10 طبقه بصورت یک قاب برشی دو بعدی با یک درجه آزادی در هر طبقه مدل شده است. به این منظور از دو سازه با سختی های جانبی متفاوت یکی قاب خمشی و دیگری قاب مهاربندی استفاده شده است که سازه ثانویه متکی بر تگیه گاه لغزشی در طبقه پنجم آنها قرار دارد تا تاثیر سختی قاب های اصلی در پاسخ های سیستم ثانویه بررسی شود. در سطح لغزش فرض گردید که نیروی اصطکاک از قانون اصطکاک کولمب پیروی می کند. در ادامه، سیستم ثانویه را در هر یک از طبقات 10 گانه سازه مهاربندی قرار داده و بطور جداگانه پارامترهای تکیه گاهی بهینه می شود تا تاثیر طبقات مختلف در مقادیر بهینه پارامتر های جداساز بررسی گردد. همچنین به منظور بررسی تاثیر وجود میراگر در سیستم ثانویه، پاسخ ها در حالت بدون میرایی نیز حساب شده و مقایسه شدند. پس از بهینه کردن سیستم در حالت غیر فعال، سیستم را مجهز به محرک پیزوالکتریک کرده تا با تغییر هوشمند مقدار نیروی حدی آستانه لغزش، سیستم بصورت نیمه فعال کنترل گردد که به این منظور از کنترل کننده lqr استفاده می شود. نتایج نشان می دهد که عملکرد سیستم لغزشی در نظر گرفته شده در کاهش شتاب سازه ثانویه بسیار مناسب است و روش((nsga-ii تاثیر بسزایی در ارزیابی مقادیر بهینه پارامترهای سیستم لغزشی دارد. همچنین نتایج نشان میدهد که محرک پیزو الکتریک به همراه کنترل گر lqr تاثیر خوبی در کاهش شتاب جرم ثانویه دارد در حالیکه ماکزیمم لغزش سیستم در حد قابل قبول است.

وقوع ترک در سازه و پیامدهای جبران ناپذیر ناشی از آن مسئله ای بسیار پر اهمیت است. در این رساله روش درون یابی شعاعی نقطه ای غنی شده برای تعیین پارامترهای میدان نوک ترک در مصالح ایزوتروپیک و اورتوتروپیک در فضای دو بعدی مطالعه شده است. روش rpim در مجموعه روش های بدون شبکه جای دارد. این دسته از روشهای عددی به دلیل عدم وابستگی به شبکه ای از المانهای از پیش تعریف شده و تشکیل تابع شکل در حین فرآیند تحلیل، کاربردهای فراوانی در تحلیل مسائل پیچیده مهندسی و بویژه در حوزه مکانیک شکست پیدا کرده اند. تابع شکل استاندارد روش rpim از ترکیب دو دسته توابع شعاعی پایه و توابع چند جمله ای که از مرتبه کامل میباشند، ساخته می شود. توابع rbf انواع مختلفی دارند که در این رساله توابعی موسوم به mq به کاربرده می شوند و توابع چند جمله ای نیز از مرتبه اول انتخاب شده اند. به منظور افزایش دقت حل و ایجاد تکینگی تنش در نوک ترک که در حالت واقعی با آن مواجه هستیم، تابع شکل استاندارد rpim به کمک چهار دسته تابع که از جنس میدان نوک ترک هستند و به توابع غنی سازی معروفند، اصلاح و یا به عبارتی غنی می شود. در این رساله ناپیوستگی ناشی از ترک با استفاده از دو تکنیک، مدل سازی می شود. برای مسائل متقارن، از اصل تقارن و اعمال شرایط تکیه گاهی مناسب استفاده شده است و در روش دوم تکنیک آشکارسازی که در دامنه پشتیبانی گره های نزدیک به ترک اعمال می شود، به کار گرفته شده است. در این مطالعه ضریب شدت تنش که یکی از پارامترهای مهم در مکانیک شکست محسوب می شود در حالت مود ترکیبی با استفاده از روش انتگرال اندر کنش بدست می آید. به منظور بررسی دقت وکارایی روش پیشنهادی، چندین مسئله نمونه برای مصالح ایزوتروپ و اورتوتروپ به کمک این روش و با برنامه نویسی در محیط نرم افزار مطلب تحلیل شده اند. با مقایسه نتایج بدست آمده با نتایج سایر روشهای عددی و یا نتایج تحلیلی موجود، دقت بالای روش ارائه شده در این رساله نشان داده می شود.

ورق ها یکی از اجزاء سازه ای بوده که بحث های مرتبط به آن یکی از مباحث بنیادی در مطالعه مکانیک سازه ها می باشد. همچنین ورق ها در حوزه های مختلف مهندسی عمران و مکانیک کاربرد دارند. دال های بتن آرمه و کف های فلزی از مثال های آشنای کاربرد آن در مهندسی عمران بوده و همچنین استفاده از ورق ها در ساخت بدنه کشتی ها و هواپیماها از جمله کاربردهای آن در مهندسی مکانیک و هوا فضا می باشد.برای تحلیل ورق ها از تئوری های مختلفی استفاده می شود که تئوری کیرشهف و تئوری میندلین- رایسنر از آنجمله می باشند. از دیرباز با توجه به محدودیت توانایی روش های تحلیلی در توضیح رفتار ورق ها با ویژگی هندسی پیچیده، بکارگیری و توسعه روش های عددی مورد توجه بوده است. روش احجام محدود که حاصل تحقیقات در سال های اخیر می باشد، توانایی چشمگیری در تحلیل الاستیک ورق ها در آن دیده شده است. در مهندسی عمران وقتی ورق تحت شرایط بارگذاری غیرعادی قرار گیرد و یا در کاربردهای صنعتی وقتی شکل دهی ورق مورد نظر باشد، بررسی رفتار پلاستیک ورق ضروری می باشد. هدف در این پایان نامه توسعه روش احجام محدود برای تحلیل پلاستیک ورق براساس تئوری میندلین – رایسنر می باشد.

کنترل سلامت و تشخیص خرابی در سازه ها، در سال های اخیر به شدت مورد توجه محققین قرار گرفته است و تحقیقات برای دستیابی به روش های موثرتر همچنان ادامه دارد. اکثر روش های تشخیص خرابی هنگامی که برای یک سازه به کار گرفته می شوند مشخص می کنند که آیا یک تیر و یا یک سـتون دچار خرابی شده است یا نه و اینکه در صورت خراب شدن میزان این خرابی چقدر است، این در حالیست که این روش ها قادر به شناسایی میزان خرابی در یک ناحیه خاص از المان های سازه نیستند . یکی از روشهای شناسایی خرابی در سازه ها اسـتفاده از ماتریس سختی سازه ی معیوب و مقایسه آن با ماتریس سختی سازه ی سالم می باشد. بدین منظور لازم است که یک مدل اجزای محدود از سازه ی سالم در دسترس باشد و همچنین با استفاده از روش های آشکار سازی پارامترهای سازه ای بایستی ماتریس سختی سازه ی معیوب را تعیین نمود. در این تحقیق بعضی از روش های تشخیص خرابی در سازه ها مورد مطالعه قرار گرفته است. سـپس دو روش شناسایی خرابی، موسوم به زیرماتریس خرابی، dsm، و روش زیر ماتریس خرابی اصلاح شده، mdsm، معرفی شده اند. با بکارگیری دو روش برای سازه های مختلف نظیر تیر، قاب مسطح ، قاب فضایی و ورق، عملکرد دو روش با یکدیگر مقایسه شده اند. با مطالعه ی دقیق تر روش mdsm آشکار شد که این روش در تشخیص خرابی در قاب های فضایی با اندکی ضعف روبرو می باشد لذا جهت رفع این مشکل اصلاحاتی جزیی در روش مذکور ایجاد گردیده است. در بخش دیگری از این تحقیق، روش های آشـکارسازی پارامترهای سازه ای مورد مطالعه قرار گرفته است. سپس ضمن مطالعه ی یکی از روش های به روز رسانی ماتریس سختی سازه، اثر کمبود اطلاعات مودال بدست آمده از آزمایش بر روند شناسایی خرابی در ساز ه ها، مورد بررسی قرار گرفته است.

اگرچه تیرهای خمیده به خاطر رفتار چندگانه خمشی، برشی و غشایی عملکرد سازه ای مطلوبی دارند ولی در بررسی عددی، این رفتار مرکب منجر به پدیده قفل غشایی و برشی می شود. در این تحقیق از روش احجام محدود برای تحلیل استاتیکی و دینامیکی تیرهای خمیده استفاده شده است. با استفاده از سلول های خمیده با سه درجه آزادی و درون یابی خطی برای متغیرهای مجهول، نیروهای داخلی بیان شده و به معادله تعادل سلول معرفی می شوند. به منظور افزایش دقت روش احجام محدود از روش کوچک ترین مربعات متحرک نیز برای درون یابی متغیر های مجهول استفاده شده است. برای تشکیل معادلات از دستگاه مختصات خمیده استفاده شده و معادلات نهایی استاتیکی و دینامیکی تیر خمیده تحت بارهای استاتیکی و دینامیکی بدست می آید. نتایج عددی بدست آمده از فرمول بندی پیشنهادی، همگرایی مناسب پاسخ ها را در تیرهای خمیده با نتایج روش های تحلیلی نشان می دهد. همچنین در تحلیل تیر تیموشینکو خمیده هیچ قفل غشایی و برشی دیده نمی شود. در تحلیل ارتعاش آزاد تیرهای خمیده، فرکانس ها محاسبه و با نتایج روش المان محدود و روش های تحلیلی مقایسه می شود، که می توان دقت مناسب روش را مشاهده کرد. در ادامه، ارتعاشات اجباری تیر خمیده برای تیرهای نازک و ضخیم با شرایط تکیه گاهی متفاوت تحت بارهای هارمونیکی متمرکز و گسترده دینامیکی بدست آمده است. نتایج حاصل از تحلیل با پاسخ های بدست آمده از نرم افزار abaqus مقایسه می شود. این مقایسه ها قابلیت فرمول بندی ارائه شده در تحلیل تیرهای خمیده تحت شرایط متفاوت را نشان می دهد.

امروزه استفاده از پلیمر های مسلح شده با فیبر (frp) برای تقویت و مقاوم سازی سازه های بتن آرمه به عنوان روشی متداول و مرسوم در بحث مقاوم سازی سازه ها تبدیل شده است. از این جمله تقویت تیر های بتن آرمه به عنوان عنصر مهم سازه ای یکی از موارد مهم این نوع تقویت می باشد. تقویت خمشی تیر های بتنی مسلح با ورق ها و میلگرد های طولی frp در وجه کششی یکی از موارد پر کاربرد این بحث می باشد. علی رغم مزایای متعدد این مصالح تقویت کننده مانند وزن کم، سهولت در حمل و اجرای آنها و اضافه کردن حداقل سختی به عضو تقویت شده، این نوع تقویت دارای معایبی است که در صورت بی توجهی و برطرف نکردن آنها می تواند مشکلات اساسی در بحث شکل پذیری ایجاد کند. شکست زود هنگام و ناگهانی تیر های خمشی تقویت شده با این مصالح در اثر جدا شدن ناگهانی مصالح frp از بتن و/یا همراه با پوشش بتن در ناحیه ی کششی تیر از جمله ی این معایب و مشکلات است. در نتیجه در این پایان نامه با طرح ریزی و اجرای یک برنامه ی آزمایشگاهی، محاسباتی و مدل سازی سعی شد تا از وقوع این نوع شکست های زود هنگام جلوگیری شده و بتوان از حداکثر ظرفیت تقویت استفاده شود. لذا در مجموع 22 تیر بتنی مسلح به نحوی محاسبه و ساخته شدند تا ظرفیت خمشی (در وجه کششی) آنها به مراتب کمتر از ظرفیت برشی آنها باشد تا بعد از تقویت خمشی در وجه کششی شاهد شکست های برشی و شکست خمشی ناشی از انهدام بتن ناحیه ی فشاری تیر نباشیم. سپس روش های مختلفی برای تقویت انتهای ورق های طولی cfrp و میلگرد های طولی gfrp و همچنین تقویت برشی پوشش بتن در ناحیه ی کششی تیر به کار گرفته شد تا از وقوع شکست های زود هنگام و ناگهانی تیر های بتنی مسلح تقویت شده با ورق های طولی cfrp در وجه کششی و تقویت شده با میلگرد های طولی gfrp به روش nsm جلوگیری شود. تیر های تست شده در بخش آزمایشگاهی با روابط ارائه شده از سوی آیین نامه های aci و isis و همچنین روابط بسط داده شده توسط toutanji و همکارانش محاسبه شده و مقادیر خیز و بار برای آنها بدست آمده و با مقادیر آزمایشگاهی مقایسه شدند همچنین برخی از این تیر ها توسط نرم افزار اجزاء محدود abaqus مدل سازی و نتایج آنها استخراج گردید. بکارگیری روش های مختلف برای تقویت انتهای ورق های طولی در وجه کششی سبب گردید تا در برخی از تیر ها ظرفیت باربری نهایی و خیز نهایی نسبت به تیر های تقویت شده ی معمولی به ترتیب به میزان 39 درصد و 5/110 درصد افزایش پیدا کند. همچنین ظرفیت باربری برخی از تیر ها نسبت به ظرفیت باربری تیر کنترلی بدون تقویت تا 100 درصد افزایش پیدا کرد.

در این پایان نامه، رفتار لرزه ای ساختمان های متکی بر جداساز لغزشی با پارامتر های غیر قطعی مورد مطالعه قرار می گیرد. تحلیل سازه با پارامترهای غیرقطعی با روش اینتروال مهمترین ویژگی این تحقیق می باشد. تحلیل دینامیکی قطعی، تحلیلی کم هزینه است که با فرض های ساده و حذف عدم قطعیت پارامترها نتایج نامطمئن بدست می دهد. در حالیکه تحلیل اینتروال، تحلیلی غیر قطعی است و طیفی از نتایج را در بر می گیرد. بنابراین بجای یک جواب مطلق، مجموعه ای از جواب های متناسب با شرایط مختلف، بدست می آید. در روش تحلیل اینتروال، پارامترهای غیرقطعی به وسیله حدود بالا و پایین تعریف می شوند و پس از آن دقت حدود در پاسخ به وسیله توابع اینتروال و محاسبات مربوطه تعیین می شود، در این محاسبات پارامترهای غیر قطعی با بازه ی تعریف شده و وارد فرآیند محاسبات اینتروال می شود و سرانجام، پاسخ نیز به شکل یک بازه بدست می آید. در این پایان نامه در ابتدا، سازه یک طبقه با تکیه گاه گیردار با پارامتر های غیرقطعی بررسی شده که بصورت سازه ای برشی با یک درجه آزادی مدل می شود. برای تعیین تاثیر عدم قطعیت پارامترهای غیرقطعی جرم و سختی از روش تحلیل اینتروال لاپلاس استفاده شده است. در ادامه مطالعه، سازه یک طبقه متکی بر جداساز لغزشی با پارامتر های غیرقطعی به صورت سازه ای برشی بررسی می شود. در این بخش، علاوه بر جرم و سختی سازه، پارامترهای جرم پایه و ضریب اصطکاک جداساز لغزشی نیز در نظر گرفته می شوند. در پایان، سازه پنج طبقه متکی بر جداساز لغزشی که سازه ای برشی با یک درجه آزادی در هر طبقه مدل می شود، مورد بررسی قرار می گیرد.

. در این مطالعه از روش حجم محدود جدیدی برای تعیین ضریب تمرکز تنش نوک ترک در مصالح ایزوتروپ و ارتوتروپ استفاده شده است. تفاوت اصلی روش حجم محدود توسعه یافته استفاده شده با روش حجم محدود کلاسیک، در محاسبه متغیرها با استفاده از تابع شکل حداقل مربعات متحرک می¬باشد. در مطالعه حاضر ضریب تمرکز تنش مود ترکیبی با استفاده از روش انتگرال اندرکنشیm که قادر به محاسبه همزمان ضریب شدت تنش در مودهای ترکیبی با اضافه کردن میدان های کمکی به میدان های واقعی می¬باشد، استفاده شده است. همچنین از توابع غنی ساز برای مدل کردن تکینگی تنش در نزدیکی نوک ترک و افزایش دقت حل استفاده شده است.

هدف اصلی این رساله، توسعه ی یک چارچوب مناسب برای وارد کردن مزیت های روش های بدون شبکه در فرمول-بندی حجم محدود کلاسیک و در نهایت مدل سازی رفتار غیرخطی سازه های مختلف می باشد. بدین منظور، در گام اول با شناسایی نقاط ضعف روش حجم محدود بدون المان، قابلیت های روش مذکور ارتقا می یابد. در این راستا، ابتدا سه الگوی مختلف حجم محدود بدون المان که عبارتند از روش حجم محدود بدون المان با حجم های همپوشان، روش حجم محدود بدون المان با حجم های غیرهمپوشان نامنظم و روش حجم محدود بدون المان با حجم های غیرهمپوشان منظم معرفی می-شوند. سپس دو روش جدید برای تشکیل توابع تقریب به نام های روش چند مثلثی (mtm) و روش چند مثلثی وزندار (wmtm) به عنوان جایگزین روش mls ارائه می گردند. در این روش ها، به علت استفاده از ویژگی های مفید و ساده ی المان مثلثی، چالش های مطرح در روش mls از جمله وارد شدن عواملی نظیر تابع وزنی و همچنین ابعاد حوزه ی پشتیبانی که براساس آزمایش های عددی تعیین می شود، امکان بدحالت شدن معادلات جبری سیستم و نیاز به تلاش محاسباتی مضاعف برای اعمال شرایط مرزی اساسی به علت عدم ارضای خاصیت دلتای کرونکر وجود ندارد. در ادامه، برای بهبود دقت تقریب عددی حجم محدود بدون المان، برای اولین بار از روش اصلاح تطابقی استفاده می-شود. در این روش با استفاده از الگوی تخمین خطای پسین توسعه یافته توسط زینکویچ و ژو (zz) و روش بازیابی تنش تی- بلیچکو (tb)، تخمینی از توزیع خطای کلی صورت گرفته و گره های اضافی با استفاده از تکنیک های جدید اصلاح تطابقی مبتنی بر حجم کنترل و اصلاح تطابقی مبتنی بر الگوریتم ژنتیک، در مناطق دارای خطای زیاد وارد می شوند. روش اصلاح مبتنی بر حجم کنترل و همچنین سایر روش های اصلاح شبکه که پیشتر در چارچوب روش اجزای محدود توسعه یافته اند، برای تخمین خطا و وارد کردن تعداد زیادی گره ثانویه در نواحی بحرانی به تلاش های محاسباتی قابل توجهی نیاز دارند. روش اصلاح شبکه ی مبتنی بر الگوریتم ژنتیک که در این رساله معرفی می شود، شامل اضافه کردن گره های ثانویه در مناطق بهینه به گونه ای است که علیرغم استفاده از تعداد گره های اضافه شده ی کمتر، دقت قابل قبولی در زمان محاسباتی مناسب تر حاصل گردد. پس از صحت سنجی روش حجم محدود بدون المان توسعه یافته برای مسائل الاستیسیته ی صفحه ای با کرنش ها، جابجایی ها و دوران های کوچک، رفتار غیرارتجاعی مصالح با تغییرشکل های کوچک در فرمول بندی حجم محدود بدون المان وارد می شود. برای این منظور از مدل الاستوپلاستیک با تئوری جریان همراه براساس معیار تسلیم ون میزس با سخت-شوندگی همسان استفاده می گردد. از مدل ارائه شده برای تحلیل سازه های مختلف شامل قاب های ساختمانی متشکل از تیر- ستون ها با مقطع i شکل استفاده شده و نتایج با کارهای تجربی و نتایج عددی موجود مقایسه می شود. در گام آخر، با هدف ارتقای قابلیت روش موجود برای مدل سازی مسائل تغییرشکل های بزرگ الاستوپلاستیک، روش جدید حجم محدود بدون المان مبتنی بر فرمول بندی همگرد (cr) ارائه می شود. در این روش با اختصاص دادن یک دستگاه مختصات محلی همگرد به هر گره (حجم کنترل)، حرکت جسم صلب از حرکت های تولید کننده ی کرنش جدا می شود. نسبت به دستگاه مختصات همگرد محلی، تغییرشکل های ناشی از حرکت صلب ناچیز بوده و در نتیجه کرنش ها و تنش ها براساس جابجایی های محلی گره ها محاسبه می شوند. فرمول بندی همگرد یک روش نسبتاً ساده برای وارد کردن آثار غیرخطی هندسی تغییرشکل ها و دوران های بزرگ با فرض کرنش های کوچک در مختصات محلی می باشد. یکی دیگر از مزیت های روش همگرد، جداسازی رفتار غیرخطی مادی و غیرخطی هندسی می باشد. بدین ترتیب که رفتار غیرخطی هندسی در حرکت جسم صلب حجم کنترل لحاظ شده و رفتار غیرخطی مادی فقط در مختصات محلی وارد خواهد شد. به منظور صحت سنجی روش مذکور در مدل سازی، مسائل نمونه ی مختلفی شامل قاب های ساختمانی با رفتار نرم شوندگی سختی به کار گرفته می شود. مقایسه ی نتایج به دست آمده از روش ارائه شده در این رساله با نتایج تجربی و یا نتایج اجزای محدود موجود، نشان می دهد که فرمول بندی حجم محدود بدون المان همگرد در مدل سازی مسائل تغییرشکل های بزرگ بسیار توانمند می باشد.

چکیده ندارد.