نظریه Zigzag تصفیه شده: ابزاری مناسب برای تجزیه و تحلیل صفحات CLT و سایر ساختارهای چوبی برشی

چوب لمینیت کراس (CLT) ، به عنوان یک محصول چوبی مانند صفحه ساختاری ، به عنوان یک محصول تحمل بار برای دیوارها ، عناصر کف و سقف ایجاد شده است. در یک وضعیت خمشی به دلیل انعطاف پذیری برشی عرضی لایه های عبور ، پیچ و تاب سطح مقطع از یک الگوی زیگزاگ پیروی می کند که باید در مدل محاسبه در نظر گرفته شود. نظریه Zigzag تصفیه شده (RZT) می تواند این نیاز را به روشی بسیار ساده و کارآمد برآورده کند. RZT ، در سال 2007 توسط A. Tessler (مرکز تحقیقات ناسا لانگلی) ، M. Di Sciuva و M. Gherlone (Politecnico Torino) تأسیس شده است ، یک ابزار تجزیه و تحلیل بسیار قوی و دقیق است ، که می تواند به پیچ و تاب معمولی زیگگ های معمولی از مقطع توسطمعرفی تنها یک درجه سینماتیک اضافی آزادی در مورد پرتوهای هواپیما و دو مورد دیگر در صورت خم شدن دو محوره صفحات. بنابراین ، RZT-kINAMATICS قادر است رفتار استرس خاص و محلی را در نزدیکی بارهای متمرکز در ترکیب با محدودیت پیچ و تاب منعکس کند ، در حالی که بیشتر تئوری های دیگر اینگونه نیستند. مقایسه با روشهای مختلف محاسبه ، به عنوان روش گاما اصلاح شده ، روش قیاس برشی (SA) و نظریه تغییر شکل برشی مرتبه اول (FSDT) انجام می شود. برای یک مثال آزمایشی از یک پرتوی مداوم دو طرفه ، تخمین خطا در مورد حداکثر استرس خمشی بسته به باریک بودن L/H و عرض ناحیه تماس در پشتیبانی واسطه ارائه شده است. یک بررسی پایداری نشان می دهد که FSDT نتایج کافی را به اندازه کافی دقیق ارائه می دهد اگر نسبت سفتی و برشی در محدوده ای باشد که در مثال آزمون بیان شده است. نشان داده شده است که با یک اصلاح ساده در تعیین عملکرد زیگزاگ ، دامنه را می توان به پرتوهای با مقطع غیر دلخواه خودسرانه گسترش داد. این مرحله تعمیم به طور قابل توجهی امکان استفاده از RZT را بهبود می بخشد. علاوه بر این ، ساختارهای پرتو با لغزش لایه ای به راحتی قابل درمان هستند. بنابراین RZT برای تجزیه و تحلیل انواع مختلف ، عنصر ساختاری برشی مانند صفحه CLT ، ساختار کامپوزیت الوار یا پرتوهای رولر به روش دقیق و یکپارچه بسیار مناسب است.

روی نسخه خطی کار می کنید؟

معرفی

چوب لمینیت کراس (CLT) ، به عنوان یک محصول چوبی مانند صفحه ساختاری ، به عنوان یک محصول تحمل بار برای دیوارها ، عناصر کف و سقف ایجاد شده و از حدود 30 سال در حال کار است. به دلیل مقاومت زیاد ، سفتی و سازگاری با شرایط بار در هواپیما و خارج از هواپیما ، در بین معماران و مهندسان به طور فزاینده ای محبوب می شود. علی رغم نقش و اهمیت مهم آن در بخش ساخت چوب ، در Eurocode 5 ، استاندارد طراحی اروپایی برای سازه های چوب جدا از اسناد برنامه ملی گنجانده نشده است. فعالیت های تحقیقاتی فعلی در گزارش های پیشرفته توسط براندر و همکاران خلاصه شده است.(2016 ، 2018). برای تجزیه و تحلیل انواع دیگر اعضای کامپوزیت برشی ، چندین روش تحلیلی و عددی را می توان در ادبیات یافت. با توجه به منشأ آن ، تمرکز اصلی کاربرد RZT تاکنون عمدتاً در بخش های مهندسی حمل و نقل هوایی و حمل و نقل و همچنین صنعت خودرو بوده است ، جایی که برای بهینه سازی رفتار ساختاری و حرارتی چنین مواد کامپوزیتی مختلف باید متناسب باشداجزاء.

هنگامی که قطعات چوبی در عناصر ساختاری کامپوزیت جمع می شوند ، اتصالات آنها معمولاً با درجه نسبتاً بالایی از تغییر شکل ناشی از سویه های برشی مشخص می شود. با CLT ، این ناشی از خواص ارتوتروپیک و ترتیب تخته های چوبی است. در موارد دیگر ، این به دلیل انعطاف پذیری اتصالات برشی گسسته است. این هدف صریح این مقاله است که نشان می دهد RZT وسیله ای مناسب و قابل اعتماد برای تجزیه و تحلیل چنین عناصر ساختاری به صورت یکنواخت است ، که توسط مثالهایی در بخش نشان داده شده است. 3 و 4

مدل های طراحی برای پرتوهای CLT و صفحات

روشهای تحلیل موجود

در ادامه ، مکانیک صفحات چوب لمینیت متقاطع تحت خم شدن یک محوره ناشی از بارهای خارج از هواپیما فقط مورد بحث قرار می گیرد. هنگام برخورد با صفحات CLT ، انعطاف پذیری برشی عرضی لایه ها باید در نظر گرفته شود. تفاوت بزرگ مدول برشی لایه های هیئت مدیره همسایه منجر به پیچ و تاب غیر مسطح از مقطع می شود. برای در نظر گرفتن این واقعیت مهم ، مدل های مختلف سینماتیک توسعه یافته اند. روشهای مشهور گاما متود (EN 1995-1-1 2015) است که در ابتدا برای تیرهای کامپوزیت با لغزش لایه توسط Möhler (1956) استفاده می شود ، که می تواند برای استفاده از روش CLT و قیاس برشی (SA) اصلاح شودتوسط Kreuzinger (1999) و توسط Scholz (2002 ، 2004) کار کرد. برای تیرها ، تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول (FSDT) توسط Reddy (2004) ، و از نظریه پرتو تیموشنکو می توان هنگام نصب یک عامل تصحیح برشی مناسب استفاده کرد. روش گاما و FSDT قادر به مقابله با قله های استرس طبیعی مشخص که در نزدیکی مکان های پشتیبانی میانی رخ می دهد ، و همچنین تنوع الگوی استرس برشی در طول چنین پرتو نیست. برای مدل SA ، Scholz (2004) یک سری راه حل های تحلیلی را برای یک پرتوی تک اسپل ارائه داد. برای پرتوهای پیچیده تر ، یک مدل عددی با تلاش فزاینده ای باید ایجاد شود. همانطور که گزارش شده است (Thiel 2013) ، روش SA قله های استرس برشی را نزدیک به بارهای نقطه و تکیه گاه های داخلی بیش از حد ارزیابی می کند ، در حالی که استرس طبیعی کاملاً دقیق است. علاوه بر مدل های پرتو ساده فوق ، گروه بزرگی از لایه های تک (Abrate and Di Sciuva 2017) و تئوری های لایه ای وجود دارد (Reddy 2004 ؛ Guggenberger and Moosbrugger 2006). دومی را می توان به عنوان بسیار دقیق اما بسیار دقیق توصیف کرد ، زیرا تعداد متغیرهای سینماتیک به تعداد لایه ها بستگی دارد.

نظریه Zigzag تصفیه شده

در میان گروه های دیگری از تئوری ها ، به عنوان تئوری های زیگزاگ (Carrera 2003) به اصطلاح نظریه Zigzag (RZT) تصفیه شده ، که توسط Tessler و همکاران ساخته شده است.(2009 ، 2010) و Tessler (2015) ثابت شده است که یکی از امیدوار کننده ترین رویکردها است. این به دلیل سینماتیک ساده و ظرفیت برتر آن برای پیش بینی رفتار استاتیک ، پویا و کمرنگ است. RZT FSDT-kINAMATICS را به عنوان یک خط پایه می گیرد و آن را با چرخش زیگزاگ ( psi (x) ) تقویت می کند ، که یک عملکرد پیچ و تاب را کنترل می کند ( phi (z) ) که می تواند از قبل از قبل تخمین زده شود. توالی لایه ها و داده های مواد آن. روابط سینماتیک برای یک پرتو در صفحه X-Z در مقاله اساسی آورده شده است (Tessler و همکاران 2009) ، جایی که جابجایی های محوری (u^) در x-direction و انحراف عرضی (w^ ) در جهت گیری z از لایه k-th تعریف شده است (شکل 1).