عملکرد فولاد و اجزای آن تحت بارهای دینامیکی 56 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 56

عملکرد فولاد و اجزای آن تحت بارهای دینامیکی

1-1- مقدمه

قبل از شروع بحث در مورد طراحی ساختاری بارهای دینامیکی بهتر آن است که در ابتدا، آگاهی خواننده را در مورد خواص مواد به کار رفته محک زده و سطح دانش او را بالا ببریم. این فصل با ویژگی‌های فیزیکی فولاد و اجزای ساختاری آن در ارتباط و اولین نکته این است که ویژگی‌های این مواد به گونه‌ای است که بار و در نهایت قدرت پایداری را فراهم می‌کند و بارهای کاربردی را در مقابل بارهای ساکن قرار می‌دهد. نکته دوم ظرفیت نهایی اجزای ساختاری مثل تیر آهن و ستون ها است. و نکته آخر قدرت پایداری واحدی است که در طراحی دینامیکی محدود نمی باشد، به هر حال تعداد زیادی از مسائل در فصل بعدی بحث می‌شوند که به جای فشارهای معمولی بر پایه قدرت پایداری نقطه اوج می‌باشند، به همین دلیل در نهایت اثرات آن در فولاد ساختاری به طور خلاصه بحث شده و بهتر آن است که این موضوع را در طول فصل توضیح دهیم. باید متذکر شد که در هیچ نقطه‌ای در این فصل عامل امنیتی در محاسبات قدرت پایداری وجود ندارد و فرض شده است که عامل امنیتی در طراحی بارها گنجانده شده باشد.

2-1- ویژگی‌های طراحی

قبل از در نظر گرفتن ویژگی‌های دینامیکی ویژگی‌های ساکن فولاد هم در نظر گرفته می‌شود. این فصل محدود به فولاد در ساختار کربن است که توسط ASTM طراحی شده است. شکل 1-1 نشان دهنده منحنی فشار بر این فولاد است. برخی از نقاط مهم روی شکل مشخص شده اند. فشار نقطه بالایی توسط Fuy مشخص شده است. بالای این نقطه منحنی فشار خط راست و نمونه کشسانی مقداری در حدود 30000000psi است. ماورای این نقطه، فشار کاهش می‌یابد. فشار نقطه پایین Fly است. منحنی در اصل تا بالای این نقطه افقی می‌باشد که فشار شروع می‌شود. محدودیت در نقطه آخر با ey مشخص شده است. و در حدود 15 تا 20 است، که محدود تر از زمان مرز کشسانی ey می‌باشد. در برخی از طراحی ها به ویژه طرح جریان باد، بهتر آن است که تغییر شکل ساختاری صورت گیرد و ساختار از لحاظ پلاستیکی خراب می‌شود و این امکان فراهم می‌شود که انرژی بیشتری توسط بارگیری دینامیکی جذب شود. میزان تغییر شکل پلاستیک بستگی به عملکرد ساختار دارد، اگر ساختار در برابر این بار فقط یکبار مقاومت کند، طرح ممکن است تغییر شکل را در بالای اتصال مجاز بداند. به عبارت دیگر بار چندین بار تکرار می‌شود و مقدار اندکی تغییر شکل مجاز است.

در طراحی به منظور تغییر شکل پلاستیک راحت تر آن است که منحنی مرز فشار را در شکل 2-1 تشخیص دهیم. در این شکل نقطه بالایی نادیده گرفته شده است و از اثر سفت شدن هم چشم پوشی شده است. تقریب آخری احتمالا به خاطر آن است که در بیشتر موارد تغییر شکل پلاستیک در گستره سفت شدن است و از لحاظ شکل تغییر شکل بیشتری محسوس می‌شود. همه محاسبات طراحی در فصل بعدی بر اساس این منحنی مرز فشار است.

طرح ساکن برای فولاد ساختار معمولا بر اساس فشار psi 33000 است، ولی مهم آن است که متذکر شویم، بنا به دلائل عملی، تفاوت زیادی در این مقدار وجود دارد. شکل 3-1 نشان دهنده نتایج تقریبا 4000 میلیون تست و نشان دهنده 3300 تن فولاد است. این آزمایشات مطابق با استاندارد ASTM انجام شده اند. منحنی توزیع نشان دهنده گسترش مهمی در نقاط و اعضای غلت زده است. بیشترین فشار، 82 درصد بزرگتر از کمترین مقدار است. مقدار متوسط آن psi 40000 است.

این مقادیر فشارهای نقطه بالایی هستند که معمولا در حدود 5 درصد بالاتر از فشارهای نقطه پایین می‌باشند. کاهش فشار متوسط در نقطه بالایی، 5 تا 38 درصد است. که این مقدار ممکن است به طور قابل توجهی برای کشش یا تراکم در طرح پلاستیک استفاده شود. این شدت فشار باید در طول تغییر شکل حفظ شود.

برای امنیت در طراحی ممکن است بهتر آن باشد که از مقدار نقطه پایینی استفاده شود که در بالا هم بدان اشاره شد. این تصمیم گیری برای طراح مفید تر است. قدرت پایداری نهایی در همان تستها بدست آمده و 66300 است. این فشار به طور طبیعی برای طراحی استفاده نمی شود، چون شامل محدودیت زیادی است. فشار کششی فولاد ساختاری در حدود 55 درصد است. مقدار میانی آن psi21000 می‌باشد.

3-1- خواص دینامیکی

شکل 4-1 نشان دهنده اثر میزان محدودیت روی فشار برای فولاد 7A است. این اطلاعات بر اساس تعداد محدودی از آزمایشات می‌باشند و در عمل نباید به آنها توجه کرد. همان طوری که میزان نیروی کششی افزایش می‌یابد. اثرات زیر ممکن است دیده شود:

فشار بار با مقدار دینامیک افزایش می‌یابد.

نیروی کششی بار افزایش می‌یابد.

نمونه‌های کشسانی در حوزه کشسان ثابت است.

نیروی کششی در جای که نیرو سخت می‌شود افزایش می‌یابد.

قدرت پایداری نهایی تا اندکی افزایش می‌یابد.