اتصالات آسیب پذیرترین عناصر در هر سیستم ساختاری را نشان می دهند. تحت شرایط بارگذاری شدید - چه از حوادث لرزه ای، امواج انفجار، طوفان ها و یا آتش - رفتار این مفاصل اغلب دیکته می کند که آیا یک ساختار زنده می ماند یا به طور فاجعه آمیزی از بین می رود، این تجزیه و تحلیل پیشرفته مکانیک، مدل سازی و طراحی اتصالات را بررسی می کند که در معرض بارگیری بیش از شرایط خدمات معمول قرار دارد، با درک شکست، و مهندسان پاسخ های غیر انعطاف پذیر، و نوآوری های زندگی می توانند از آن محافظت کنند.

نقش اساسی ارتباطات در سیستم های ساختاری

انتقال اتصالات بین پرتوهای، ستون ها، بریس ها و سایر اجزای، حفظ مسیر بار ساختاری، عملکرد آنها تحت حوادث شدید توسط چندین عامل مرتبط کنترل می شود: عدم تعادل مواد، نقص هندسی، جوش یا جزئیات، و سرعت بارگیری، و سرعت بارگیری.در چارچوب های طراحی مبتنی بر عملکرد، اتصالات اغلب فیوز های مجاری هستند که انرژی را در حالی که از حمل اعضای انرژی ضعیف استفاده می کنند، می توانند اتصال را جذب کنند و تجزیه کنند، و تحلیل کنند، و تحلیل کنند.

تحقیقات به طور مداوم نشان می دهد که شکست های اتصال به سهم نامتناسب از فروپاشی ساختاری در زمین لرزه ها و انفجارها را در نظر می گیرند، به عنوان مثال، زلزله سال 1994 Northridge به دلیل ناکافی بودن او در اتصالات لحظه ای فولادی، منجر به تجدید نظر عمده در کدهای طراحی، به طور مشابه، زلزله 1995 Kobe نشان داد شکست در مفاصل ستون به نور، به دلیل ظرفیت ناکافی و کیفیت ضعیف، نیاز به تجزیه و تحلیل مواد پیشرفته، و تحلیل، و تحلیل مواد، و تحلیل اثرات تجزیه و تحلیل مواد پیشرفته، اثرات غیر پویا.

طبقه بندی رفتار ارتباط

اتصالات به طور گسترده توسط سفت و برق چرخش و قدرت آنها طبقه بندی می شوند. درک این دسته ها برای انتخاب تکنیک های مدل سازی مناسب و مقررات طراحی ضروری است.

اتصالات سخت

اتصالات سخت، همچنین به نام اتصالات لحظه کاملا محدود، حفظ زاویه اصلی بین اعضای متصل تحت بار، آنها انتقال لحظه خم، اوار، و نیروهای محوری با چرخش فازی، نمونه های معمول شامل پیچ و خم و پیچ و خم و خم اتصالات وب در فریم های فولادی، و همچنین اتصالات پرتو بتنی تقویت شده تحت بارگذاری شدید، اتصالات سخت باید بزرگ در حالت های چرخش فشرده بدون تجزیه و تحلیل دقیق، پیچ و خم، نیاز به شکستن پانل محلی، و خم، و خم، شامل فشار های شکسته باقی مانده است.

Pinned Connections

اتصالات پین شده یا ساده اجازه چرخش آزاد در مفصل را می دهند، انتقال تنها نیروهای اوار و محوری، آنها در فریم های بریس و سیستم های کف رایج هستند که در آن مقاومت لحظه مورد نیاز نیست، در حالی که اتصالات تیز باید چرخش های بزرگ و افزایش بالقوه رخ دهد.

ارتباطات نیمه-Rigid

اتصالات نیمه-rigid (به طور جزئی محدود) نشان دهنده سفتی چرخش بین رفتار سفت و تیز است، آنها در عمل شایع هستند، زیرا اکثر مفاصل واقعی کاملا سفت و یا تیز نیستند، نمونه ها شامل اتصالات اتصال های خط پایانی، اتصالات دو 358 و اتصالات با زاویه بالا، و اتصالات لحظه ای آنها است که پاسخ آنها غیر خطی و اغلب نشان می دهد و تخریب قدرت اولیه با استفاده از محدودیت های عملکرد دقیق است.

رویکرد مدل سازی تحلیلی و عددی

تجزیه و تحلیل پیشرفته رفتار اتصال در بارهای شدید به ابزارهای محاسباتی پیچیده متکی است.انتخاب استراتژی مدل سازی بستگی به نوع بارگذاری، دقت مورد نظر و منابع محاسباتی موجود دارد.

مدل سازی Finite Element Modeling

مدل های سه بعدی جامد یا محدود، غلظت استرس محلی، هندسه جوش، پیش فشار پیچ و تعاملات تماس را ثبت می کنند. مدل های مواد باید شامل پلاستیک، شروع آسیب و معیارهای شکستگی (به عنوان مثال، جانسون-Cook، Gurson-Tvergaard-Neleman) و تجزیه و تحلیل های تاثیر نیاز به ادغام زمان صریح با خواص ضد فشار و برش برای تجزیه و تحلیل های محاسباتی بسیار ساده است.

مدل های مبتنی بر جزء

برای تجزیه و تحلیل سطح سیستم، رفتار اتصال می تواند توسط چشمه های غیر خطی یا عناصر لولا که خواص آن از تست های جزء یا شبیه سازی FE کالیبر کالیبره شده است، نشان داده شود، این مدل ها جذب لحظه ای، تغییر شکل و تجزیه و تحلیل شدید سفت و سخت، همانطور که در Eurocode 3، مفاصل را به اجزای فردی (به عنوان مثال، ستون در فشرده سازی وب، تجزیه و تحلیل شدید) و تحلیل نیروی کار می کند، و تحلیل شدید، و تنظیم این روند تعادل بزرگ، و تنظیم می کند.

تحلیل دینامیک غیر خطی

تجزیه و تحلیل زمان-تاریخ تحت حرکات زمینی یا بارهای فشار انفجار نیاز به مدل سازی سفتی و تخریب قدرت، خارش و شکست نهایی. مدل های اتصال باید قوانین تخریب چرخه، مانند مدل Ibarra-Medina-Krawinkler، که شبیه سازی تخریب مبتنی بر انرژی برای ساختمان های چند طبقه، اتصال می تواند نیروهای قرمز را به دیگر اعضای، به طور بالقوه تجزیه و تحلیل های پیشرفته برای این مکانیزم های توزیع مجدد.

پاسخ رفتاری در سناریوهای مختلف بارگذاری شدید

دانلود بازی Seismic Load

خواسته های Seismic باعث ایجاد تغییرات چرخه ای بزرگ در اتصالات. فولاد لحظه اتصال تجربه پیچ و خم و وب خراب، شکستگی جوش و منطقه پانل می شود. زلزله 1994 Northridge منجر به توسعه کاهش اتصالات پرتو (RBS) اتصال، که باعث از جوش دور می شود. - اتصالات ستون فقرات نیاز به انتقال کافی برای جلوگیری از شکست و شبیه سازی نیروهای پیوند فشرده و تجزیه و تحلیل شده است.

انفجار و تاثیر بارگذاری

بارهای انفجار نرخ های فشار بالا (۱۰-۱) تولید می کنند که قدرت عملکرد را بالا می برد اما انعطاف پذیری و افزایش خطر شکستگی را کاهش می دهد. اتصالات باید در برابر فشار مستقیم و اثرات باقی مانده مقاومت کنند. اتصالات فولاد ممکن است شکاف شکننده در سوراخ های پیچ خورده یا مفاصل جوش داده شده را نشان دهند.

آتش و بار های ترکیبی

قرار گرفتن در معرض دمای بالا باعث کاهش قدرت فولاد و سفتی و سرعت بخشیدن به رفتار اتصال در آتش است تحت سلطه گسترش حرارتی و نرم سازی مواد است. اتصالات بولت ممکن است با پیچ پاشنه بلند یا تحمل در دما بالا شکست، در حالی که اتصالات جوش داده شده ممکن است اشک ریختن به دلیل گسترش مخلوط آتش و سناریو انفجار به ویژه چالش برانگیز باشد؛ تحقیقات در دانشگاه ادینبورگ و جاهای دیگر مدل های فولادی مبتنی بر آتش سوزی را توسعه داده است.

تحقیقات فعلی و تکنولوژی های نوظهور

مواد با کیفیت بالا

فولادهای با قدرت بالا (استرس بر 690 ⁇ ) و پلیمرهای فیبر تقویت شده صرفه جویی در وزن و قدرت بهبود می یابند، اما اتصالات آنها نیاز به طراحی دقیق برای جلوگیری از شکست شکننده دارند.مطالعات در مورد بتن فوق العاده بالا عملکرد (UHPC) نشان می دهد که قدرت و انعطاف پذیری حافظه (SMAs) برای جلوگیری از اتصال خود مرکز تحقیقات در مورد استفاده قرار گرفته است.

تجهیزات پیشرفته Damping و Energy Dissipation

بریس های آموزش دیده بابک (BRBs) و مرطوب کننده های چسبناک در اتصالات برای تمرکز اتلاف انرژی و محافظت از اعضای اولیه نصب شده اند. جزئیات اتصال باید نیروهای بزرگ و تغییر شکل منتقل شده توسط این دستگاه ها را در بر گیرد. تحقیقات منجر به اتصال جایگزین، که در آن یک محصول عنصر قربانی و می تواند به راحتی جایگزین پس از یک رویداد.

ارتباط های هوشمند با سنسورها و رفتار سازگار

اتصالات ابزار با سنج های سویه، شتاب سنج ها یا سنسورهای فیبر نوری نظارت بر سلامت ساختاری را در حوادث شدید فعال می کنند. اتصالات سازگار که می تواند سفت و یا مرطوب کننده را تغییر دهد، برای مثال با استفاده از مایعات مغناطیسی یا دستگاه های سفت متغیر، برای ساختارهای نسل بعدی یادگیری ماشین آموزش دیده در شبیه سازی FE می تواند آسیب اتصال را در زمان واقعی پیش بینی کند.

طراحی و استاندارد

کدهای مدرن دستورالعمل های پیش تعریف و عملکرد را برای طراحی اتصال در بارهای شدید ارائه می دهند (FLT:0AISC Seismic Regulation) (ANSI / AISC 341) [FLT 1] کد های لحظه ای ویژه ای را برای آزمایش اتصال پیش از حد مجاز ارائه می دهد.FLT:2Eurocode 3 بخش 1-8 [F:3] روش های مدل سازی دقیق را برای مهندسین P4-02F توصیه می کند.

جستجو برای Forward

تجزیه و تحلیل رفتار اتصال در بارگیری شدید همچنان یک زمینه پویا است.پیشرفت در مکانیک محاسباتی، فن آوری سنسور و علوم مواد همچنان به فشار مرزهای ادامه می دهد. ادغام نظارت در زمان واقعی با دوقلوهای دیجیتال وعده می دهد تا هر دو طراحی و ارزیابی پس از آن را بهبود بخشد، زیرا جامعه با رویدادهای مکرر به دلیل تغییرات آب و هوا مواجه می شود، تقاضا برای اتصالات انعطاف پذیر تنها رشد می کند.