بررسی تحلیلی پایداری دینامیکی تیرهای قوسی کم عمق از جنس مواد مدرج تابعی

مشخصه مهم تیرهای قوسی کم‌عمق تحت بارگذاری جانبی، ناپایداری آنها در برابر نیروهای بحرانی است که در اثر آن سازه دستخوش یک جابجایی بزرگ ناگهانی بسوی ساختار تعادلی جدیدی می‌شود که اصطلاحاً فروجهش نامیده می‌شود. با معرفی مواد مدرج تابعی و ترکیب آن با بحث تیرهای قوسی، می‌توان سازه‌هایی با مشخصات پایداری مطلوب برای شرایط خاص ایجاد کرد. از اینرو در این تحقیق به بررسی رفتار دینامیکی تیرهای قوسی کم‌عمق با مواد مدرج تابعی پرداخته شده است. یک تیر قوسی کم‌عمق با شکل اولیه سینوسی و دارای تکیه‌گاه‌های لولایی که تحت تاثیر توزیع نیروی ضربه‌ای قرار دارد در نظر گرفته شده و تاثیر متغیر بودن مدول الاسیتسیته‌ در طول ضخامت بر روی پایداری این نوع تیرها در برابر پدیده فروجهش دینامیکی بررسی شده است. روابط غیرخطی حاکم بر تیر قوسی کم‌عمق با فرض تیر اویلر برنولی بدست آمده و معادله حرکت آن با استفاده از یک معادله دیفرانسیلی– انتگرالی غیرخطی بیان شده و با در نظر گرفتن یک پاسخ فوریه به حل معادله حرکت پرداخته شده است. رویکرد اتخاذ شده در تحلیل ناپایداری دینامیکی، استفاده از انرژی کل سیستم و صفحه فازی است. فرایند تحلیل عبارتست از: 1. تعیین ساختارهای تعادلی با استفاده از معادله حرکت 2. بررسی پایداری دینامیکی موضعی هریک از ساختارهای تعادلی با استفاده از تراز انرژی و تابع لیاپانوف 3. چنانچه ساختار اولیه در معرض ناپایداری فروجهش قرار گیرد، شرایط مورد نیاز (وضعیت اولیه تیر قوسی، نحوه توزیع مواد مدرج تابعی و میزان بار بحرانی اعمال شده) جهت پایداری در مقابل پدیده فروجهش تعیین خواهد شد.