مدل‌سازی اجزا محدود و مقایسه آزمایشگاهی تیرهای بتن مسلح دارای آلیاژهای حافظه‌دار شکلی تحت بار سیکلی

آلیاژهای حافظه‌دار شکلی، نوعی از مصالح هوشمند فلزی می‌باشند که عملکرد مکانیکی و حرارتی منحصر به فرد آنها، همچون قابلیت بازگشت به شکل اولیه (رفتار حافظه‌داری شکلی) و توانایی بازیابی کرنش‌های بزرگ (رفتار فوق ارتجاعی)، سبب شده است تا اخیرا کاربردهای وسیعی در صنایع گوناگون از جمله در مهندسی عمران، پیدا کنند. عملکرد فوق ارتجاعی این آلیاژها سبب می‌شود که آنها با قرار گرفتن تحت سیکل‌های بارگذاری و باربرداری و حتی پس از عبور از حد تسلیم، کرنش پسماند ناچیزی از خود برجای بگذارند. این ویژگی در واقع سبب ایجاد نیروهای بازسازی کننده‌ای در سازه می‌شود، به طوریکه در اعضای بتن مسلح، امکان بسته شدن ترک های به وقوع پیوسته در بتن نواحی کششی نیز فراهم می‌گردد، چنین ویژگی برای اعضای نواحی زلزله‌خیز بسیار با اهمیت است. در این مقاله به مدل‌سازی اجزا محدود و صحت‌سنجی رفتار تیرهای بتن مسلح دارای آلیاژهای حافظه‌دار شکلی، پرداخته شده است. به این منظور ابتدا مدل المان محدود سه تیر بتن مسلح با اضافه کردن سیم‌های نایتینول در ناحیه کششی تیر، در نرم‌افزار انسیس ساخته شد، سپس تیرها تحت اثر بارگذاری سیکلی قرارگرفته و نمودار هیسترزیس آنها با تیرهای مشابه آزمایشگاهی موجود مورد مقایسه قرار گرفته است. بررسی نتایج حاصل از آنالیز عددی نشان می‌دهد که، افزودن سیم‌های نایتینول در ناحیه کششی تیر، سبب افزایش ظرفیت باربری و شکل‌پذیری و کاهش قابل ملاحظه تغییرمکان پسماند عضو می‌گردد.