آشنایی با نظریه‌ها و مدل‌های مهندسی سازه

مهندسی سازه رشته ای از مهندسی است که با تجزیه و تحلیل و طراحی سازه هایی که بارها را تحمل یا مقاومت می کنند، سروکار دارد. نظریه مهندسی سازه مبتنی بر قوانین فیزیکی و دانش تجربی از عملکرد سازه مواد و هندسه های مختلف است. طراحی مهندسی سازه از تعدادی عناصر سازه ای ساده برای ساختن سیستم های سازه ای پیچیده استفاده می کند. مهندسی سازه به دانش دقیق مکانیک کاربردی، علم مواد و ریاضیات کاربردی برای درک و پیش‌بینی چگونگی حمایت و مقاومت سازه‌ها از وزن خود و بارهای تحمیلی بستگی دارد. یک مهندسی سازه به طور کلی نیاز به دانش دقیق از کدهای طراحی تجربی و نظری مربوطه، تکنیک های تحلیل سازه، و همچنین دانش در مورد مقاومت به خوردگی مواد و سازه ها دارد، به ویژه زمانی که آن سازه ها در معرض محیط خارجی قرار می گیرند. از دهه 1990، نرم افزارهای تخصصی نظیر آموزش اتوکد AutoCAD، StaadPro، ETABS، Prokon، Revit Structure برای کمک به طراحی سازه ها با قابلیت کمک به ترسیم، تحلیل و طراحی سازه ها با حداکثر دقت در دسترس قرار گرفت. برخی از نرم افزارها ممکن است بارهای محیطی، مانند زلزله و باد را نیز در نظر بگیرد.

مهندسی سازه چیست؟

مهندسی سازه شاخه ای از مهندسی عمران است که به طراحی سازه ها می پردازد. این مهندسان که اغلب به عنوان طراح سازه‌ها توصیف می‌شوند، باید استحکام و پایداری سازه‌های غیرساختمانی را درک کنند. این شامل عواملی مانند بارگذاری و حساسیت به زلزله است. اصول اولیه مهندسی سازه به هزاران سال قبل از ساخت سازه هایی از جمله اهرام مصر و آکروپولیس در یونان برمی گردد. با این حال، مهندسی سازه امروزی پیشرفت کرده است تا مجموعه‌ای از دانش را برای پیش‌بینی دقیق چگونگی مقاومت مواد، اشکال و سازه‌های مختلف در برابر بارها و تنش‌ها شامل شود.

مهندسان سازه با معماران، مهندسان خدمات ساختمان و سایر متخصصان کار می کنند و ممکن است مسئولیت نظارت بر پروژه های ساخت و ساز را بر عهده بگیرند. علاوه بر این، مهندسان سازه همچنین می توانند در طراحی تجهیزات دیگری که یکپارچگی سازه بر عملکرد و ایمنی تأثیر می گذارد، مانند ماشین آلات، تجهیزات پزشکی و وسایل نقلیه، مشارکت داشته باشند. با استفاده از ریاضیات، فیزیک، علم مواد و دانش تجربی، این مهندسان باید عملکرد ساختاری مواد و هندسه های مختلف را درک کنند تا از مفاهیم طراحی مهندسی سازه برای ساخت سیستم های سازه استفاده کنند. این کار باید در چارچوب الزامات بودجه تکمیل شود و در عین حال اطمینان حاصل شود که هر عنصر ساختاری برای هدف مناسب است.

مهندسان سازه چه می کنند؟

مهندسان سازه از دانش ریاضیات و مکانیک کاربردی و همچنین علم مواد استفاده می‌کنند تا تعیین کنند که سازه‌ها چگونه با وزن خود و هرگونه بار تحمیلی مقابله می‌کنند. این امر مستلزم تحلیل ساختاری و همچنین استفاده از کدهای طراحی تجربی و نظری است. مهندسان سازه همچنین باید از مقاومت در برابر خوردگی آگاه باشند. کار مهندسان سازه از طریق توسعه نرم افزارهای تخصصی که می تواند به ترسیم، طراحی و تجزیه و تحلیل سازه ها با درجه بالایی از دقت کمک کند، آسان تر شده است.

مهندسان سطح ابتدایی ممکن است با کار بر روی عناصر خاصی از یک سازه، مانند تیرهای ستون، شروع کنند. در حالی که مهندسین با تجربه تر ممکن است مسئول کل سازه باشند. با تجربه بیشتر، مهندسان سازه ممکن است در انواع خاصی از سازه ها مانند پل ها یا تونل ها تخصص داشته باشند.

این رشته مهندسی تضمین می کند که سازه های طراحی قادر به تحمل فشارها و تنش ها از جمله بارهای ثقلی، زلزله و طوفان هستند. بسیاری از سازه‌ها، مانند ساختمان‌ها، همچنین باید با استانداردها و قوانین ساختمانی مطابقت داشته باشند و همچنین براساس بودجه تحویل داده شوند. مهندسان سازه ساختمان‌ها و سازه‌هایی را طراحی می‌کنند که قادر به تحمل بارهای مختلف هستند، قادر به مقاومت در برابر نیروهای محیطی هستند و برای استفاده ایمن هستند. این شامل حل مسئله با استفاده از ریاضیات و فناوری‌ها برای ایجاد ساختارهایی است که برای هدف مناسب هستند، در عین حال از مواد کمتری استفاده می‌کنند و نیاز به تعمیر و نگهداری کمتری دارند.

مهندسان سازه اغلب در کنار مهندسان عمران و معماران به عنوان بخشی از یک تیم بزرگتر کار می کنند. اگر سازه را بدن انسان در نظر بگیریم، معمار باید به شکل و ظاهر بدن توجه کند در حالی که مهندس سازه به اسکلت و سینوس ها می پردازد.

مدل های رفتار ساختاری

تحلیل سازه تنها اصطلاحی است که ما برای توصیف ساخت و تحلیل مدل های ریاضی رفتار سازه استفاده می کنیم. ما از مکانیک استفاده می کنیم تا مدل هایی بسازیم که فکر می کنیم نمایانگر ساختارهای ما هستند. از آنجایی که این مدل‌ها اساساً فقط مدل‌های ریاضی هستند، می‌توانیم ورودی‌ها را به آنها داده و خروجی‌ها را مشاهده کنیم. به زبان ساده، ورودی ها بارهای روی سازه هستند و خروجی های مدل برآورد ما از پاسخ سازه هستند.

ما می‌توانیم مدل‌هایی با پیچیدگی‌های متفاوت بسازیم، از مدل‌های چوب ساده تا مدل‌های عظیم المان محدود با هزاران عنصر، اصل همیشه یکسان است، مدل تقریبی از ساختار دنیای واقعی است. ما می‌توانیم مدل را به هم بزنیم و آن را برانگیختیم و این به ما ایده می‌دهد که ساختار واقعی چگونه به همان تکان دادن و تکان دادن پاسخ می‌دهد. توانایی مدل سازی یک سازه و سپس تجزیه و تحلیل آن مدل، یک نیاز اصلی یک مهندس سازه است.

ساختارهای مسطح دو بعدی و سه بعدی

اغلب رفتار یک سازه در امتداد یک بعد نسبتاً ساده یا ثابت است، بنابراین، اغلب ما ساختار را به یک مدل دو بعدی یا مسطح ساده می کنیم. بیشتر رفتارهای جالب، تنش‌ها و کرنش‌هایی که در پاسخ به بارگذاری روی سازه ایجاد می‌شوند را می‌توان با مدل‌سازی مقطع تحلیل کرد. اگر هدف ما این باشد که بفهمیم در یک مقطع “معمولی” چه می گذرد، بعد طولی را می توان نادیده گرفت. هنگامی که یک قاب معمولی در یک ساختمان را با یک مدل مسطح دوبعدی تقریب می‌کنیم، به طور منظم از این ساده‌سازی استفاده می‌کنیم،

البته همیشه نمی توان از تحلیل کامل ساختاری سه بعدی اجتناب کرد، اما وظیفه گسترش از دو بعدی به سه بعدی معمولاً فقط یک محاسبات اضافی است تا اینکه از نظر تئوری پیچیده تر شود. بنابراین از نظر یادگیری – شما با تجزیه و تحلیل مدل‌های ساختاری مسطح دو بعدی شروع می‌کنید. از آنجایی که انجام آنالیز سه بعدی با استفاده از محاسبات دستی بسیار بیشتر طول می کشد، معمولاً این کار را انجام نمی دهید. درعوض، شما کد می نویسید یا از نرم افزارهای از پیش نوشته شده برای انجام تحلیل های ساختاری سه بعدی استفاده می کنید.

ساختارهای معین و ساختارهای نامعین

ساختارهای معین آنهایی هستند که می توان آنها را با استفاده از معادلات ساده استاتیک تحلیل کرد. برای یک ساختار مسطح دوبعدی، این بدان معناست که نمی‌تواند بیش از 3 واکنش ناشناخته وجود داشته باشد، زیرا ما سه معادله استاتیکی در صفحه دو بعدی داریم، ساختارهای معین استاتیک نقطه شروع بسیار خوبی هستند زیرا می‌توانید درک خود را از بسیاری از آن‌ها افزایش دهید. مفاهیم و تکنیک های انتقادی با کار بر روی این ساختارهای ساده. بنابراین، برای مثال، می‌توانید بدون نگرانی در مورد تکنیک‌های پیشرفته‌تر، روی ترسیم نمودارهای نیروی برشی و لنگر خمشی برای تیرها و قاب‌ها واقعاً خوب تمرکز کنید.

اما متأسفانه بسیاری از ساختارهای عملی به صورت ایستا مشخص نیستند و این موجب می شود شما نیاز به تجزیه و تحلیل ساختاری با بیش از سه واکنش ناشناخته داشته باشید.

تجزیه و تحلیل استاتیک و دینامیک

در یک تحلیل استاتیکی، نرخ تغییر سرعت تمام جرم ها در آنالیز صفر یا آنقدر کوچک است که هر نیروی اینرسی ناچیز است. به عبارت دیگر، همه چیز در یک تحلیل استاتیک ایستا یا ثابت فرض می شود. هر نیرویی که به یک سازه وارد می کنیم منجر به یک شکل منحرف می شود که تابعی از سختی سازه است و با زمان تغییر نمی کند.

در تحلیل دینامیکی، نمی‌توان نیروهای اینرسی را نادیده گرفت. جرم های درگیر شتاب های غیر صفر دارند و به همین دلیل نیروهای اینرسی و معمولاً نیروهای میرایی را تجربه می کنند. تجزیه و تحلیل دینامیکی اجسام الاستیک معمولاً در سال دوم یا سوم معرفی می شود و اغلب فقط سیستم های تک درجه آزادی را بررسی می کند.

تحلیل خطی و غیر خطی

تحلیل خطی فرض می کند که انحراف سازه به طور خطی متناسب با بار اعمال شده است. به عبارت دیگر، اگر بار اعمال شده را دو برابر کنید، انحراف را دو برابر می کنید. اکثر سازه ها حداقل برای یک محدوده مشخص از بارگذاری، رفتار خطی از خود نشان می دهند. با این حال، رفتار ساختاری غیر خطی به اندازه کافی رایج است که مهندسان باید بدانند چرا رخ می دهد و چگونه آن را در تجزیه و تحلیل ما لحاظ کنند.

رفتار غیر خطی می تواند به دلیل غیر خطی بودن مواد، غیرخطی بودن هندسی یا ترکیبی از هر دو ایجاد شود. یک مثال متداول از غیر خطی بودن هندسی که بررسی خواهید کرد، کمانش ستون است. پلاستیسیته و شکل گیری لولا پلاستیکی نمونه ای از غیر خطی بودن مواد است که شما آن را بررسی خواهید کرد. رفتار غیر خطی اغلب مقدم بر شکست سازه است و به این ترتیب مهم است که بفهمیم ساختارها چگونه تحت این شرایط حد نهایی واکنش نشان می دهند.

یکی دیگر از ویژگی‌های رفتار غیرخطی این است که اغلب به تحلیل تکراری نیاز دارد که به موجب آن ساختار تحلیل می‌شود و نتایج این تحلیل به تکرار بعدی همان تحلیل وارد می‌شود. اگر به صورت برنامه‌ریزی اجرا نشود، این فرآیند را خسته‌کننده می‌کند. بنابراین، آشنایی با محیط کدنویسی یکی از نرم افزار های تخصصی آموزشگاه فنی مانند پایتون یا Matlab به فراتر رفتن از تجزیه و تحلیل ساختاری اولیه کمک می کند.

تجزیه و تحلیل کیفی و کمی

انحراف یک ساختار قاب دو بعدی ساده را در نظر بگیرید. تجزیه و تحلیل کمی منجر به ارزیابی عددی مشخصی از انحراف در یک نقطه خاص می شود. برای دستیابی به این هدف، از طریق روش تحلیل خود با استفاده از تمام اطلاعات مرتبط در مورد سازه مانند ابعاد، سطح مقطع و مدول یانگ پیش می‌رویم. این یک تجزیه و تحلیل طولی دقیق و احتمالی خواهد بود و اگر چیزی در مورد ساختار تغییر کند، تجزیه و تحلیل خود را به طور مناسب به روز می کنیم. اغلب ما به این سطح از جزئیات نیاز نداریم. در مراحل اولیه تحلیل ساختار، ما حتی ممکن است اطلاعات مورد نیاز برای تولید یک تحلیل کمی معنادار را نداشته باشیم.

اینجاست که یک تحلیل کیفی مفید خواهد بود. یک تحلیل کیفی به سادگی تخمینی از شکل کلی منحرف شده را به دست می دهد. این یک طرح سریع از شکل انحرافی اغراق‌شده بدون مقادیر عددی خاص است. تحلیل‌های کیفی می‌توانند اطلاعات ارزشمند زیادی را در مورد چگونگی واکنش سازه به بارگذاری به دست دهند، به عنوان مثال می‌توانیم پیش‌بینی کنیم که کدام وجه از عناصر ساختاری در کشش و فشار، جهت واکنش‌ها و جهت نوسان قرار می‌گیرند، که همگی در ارزیابی اولیه راه‌حل‌های ساختاری مختلف مفید خواهند بود.

تجزیه و تحلیل دستی و کامپیوتری

این یک تمایز ساده است زیرا ما به وضوح می‌توانیم کدی برای انجام هر تحلیلی که می‌توانیم با دست انجام دهیم، بنویسیم. به طور کلی، شما شروع به یادگیری تکنیک های تجزیه و تحلیل خواهید کرد که می توانند به راحتی روی کاغذ پیاده سازی شوند. این به این دلیل است که ناامیدی‌های مرتبط با یادگیری کدنویسی را برطرف می‌کند، بلکه به شما کمک می‌کند تا درک بهتری از نحوه عملکرد یک تکنیک تحلیل داده شده داشته باشید. در حالی که اجرای برنامه‌ای برای سرعت بخشیدن به کارها و کارآمد کردن فرآیند تجزیه و تحلیل بسیار عالی است. برخی از تکنیک‌ها، به عنوان مثال، روش تحلیل مبتنی بر ماتریس، مانند روش روش اجزای محدود وجود دارد که پیاده‌سازی آن در کد واقعاً منطقی است اما این روش‌های تحلیل تنها زمانی باید واقعاً مورد بررسی قرار گیرند که تکنیک‌های تحلیل دستی را به وضوح درک کنید. ابزارهای نرم افزاری زیادی وجود دارد که به شما امکان می دهد یک مدل ساختاری بسازید و سپس به سادگی نتایج را دریافت کنید.

نقشه راه تحلیل سازه

در این مطلب یک نقشه راه تحلیل ساختاری کامل ارائه می شود که شما را از اولین مقدمه خود به مفهوم تعادل، تا تحلیل کامل ساختارهای پیچیده سه بعدی می برد.

بلوک 1 : تعیین ایستا سازه ها و پیوند با تنش های زیرین

بلوک 1 بر ایجاد یک پایه محکم در تحلیل ساختاری اساسی تمرکز دارد. بسیاری از مهارت‌های توسعه‌یافته در بلوک 1 به عنوان پایه‌ای برای موضوعات بعدی که روی پیچیدگی‌های اضافی لایه‌بندی می‌شوند، عمل می‌کنند. بلوک 1 بر تجزیه و تحلیل سازه دستی سازه های استاتیکی تعیین شده تأکید دارد. این به شما کمک می کند قبل از اینکه بیش از حد به تجزیه و تحلیل کامپیوتری متکی شوید، شهودی برای رفتار ساختاری کیفی ایجاد کنید. در این مرحله باید خود را منحصراً به تحلیل استاتیکی ساختارهای دوبعدی مسطح محدود کنید. این به شما این امکان را می دهد که از هزینه های محاسباتی اضافی تجزیه و تحلیل سه بعدی صرف نظر کنید و به جای آن، روی تعبیه مفاهیم اساسی تمرکز کنید.

علاوه بر تعیین اقدامات ساختاری داخلی؛ نیروهای محوری، نیروهای برشی و لنگرهای خمشی، همچنین باید تنش‌های داخلی را که منجر به این تنش‌ها می‌شوند، بررسی کنید. این کار به شما امکان می دهد زنجیره کامل رویدادهایی را که از اعمال نیرو به یک سازه ناشی می شود، درک کنید، به عنوان مثال، نیروها کرنش هایی را القا می کنند (که ما در مقیاس بزرگ به عنوان انحراف مشاهده می کنیم) که منجر به تنش هایی می شود که می تواند توسط نتایج آنها نمایش داده شود، یعنی: نیروهای محوری، نیروهای برشی و لنگرهای خمشی که تکنیک‌های تحلیل قبلی ما شناسایی کرده‌اند.

پس از تکمیل بلوک 1، درک درستی از تکنیک های تحلیلی خواهید داشت که برای تعیین استاتیک ساختارهای دوبعدی کاربرد دارند. این به این معنی است که شما در این مرحله اولیه توسعه خود یک جعبه ابزار تجزیه و تحلیل همه کاره دارید. شما قادر خواهید بود تنش های محوری، برشی و خمشی داخلی را ارزیابی کنید و انحرافات مرتبط را با استفاده از تکنیک های کار مجازی تخمین بزنید. قبل از شروع استفاده از نرم افزار تحلیل سازه، محتوای این بلوک باید به عنوان یک پیش نیاز در نظر گرفته شود. این موضوعات اولیه برای همه  دستورالعمل های بعدی اساسی هستند.

بلوک 2: مسیرهای بار و کد تجزیه و تحلیل

بلوک 2 اولین تکنیک شما را برای تحلیل سازه ایستایی نامعین، روش توزیع گشتاور معرفی می کند. این تکنیک تحلیل تکراری ساده برای تجزیه و تحلیل تیرها و قاب‌های نامشخص به کار گرفته می‌شود و دامنه ساختارهای خمشی قابل تجزیه و تحلیل را تا حد زیادی گسترش می‌دهد. این بر اساس مطالعه خمش و برش از بلوک 1 است و بر درک درستی از این ماده پایه تکیه دارد. این تکنیک تجزیه و تحلیل راهی سریع برای انجام دستی تجزیه و تحلیل زیرفریم سازه های بزرگتر ارائه می دهد – یک تکنیک دستی مفید و کاربردی حتی در عصر تحلیل کامپیوتری.

شما همچنین بر روی کار مجازی توسعه یافته در بلوک 1 ، آن را برای تجزیه و تحلیل ساختارهای نامشخص نسبتا ساده به کار خواهید گرفت. هدف بررسی این است که چگونه ترکیبی از کار مجازی و برهم نهی می‌تواند برای تجزیه و تحلیل ساختارهای نامشخصی که هم عناصر پرتو و هم عناصر بارگذاری محوری را ترکیب می‌کنند، استفاده شود. این اولین معرفی ما برای ساختارهای ترکیبی است که عناصر خرپایی (عمدتاً بارگذاری محوری) را با عناصر خمشی ترکیب می‌کند و نقطه عطفی دیگر در قابلیت‌های تحلیل شما را نشان می‌دهد.

تمام تحلیل‌ها تا این گام ثابت بوده و تأثیر اینرسی و نیروهای متغیر با زمان نادیده گرفته شده است. بلوک 2 تحلیل دینامیکی سازه‌های الاستیک را معرفی می‌کند و این واقعیت را برجسته می‌کند که تحلیل استاتیکی صرفاً یک زیرمجموعه یا مورد خاص در چارچوب تحلیل دینامیکی گسترده‌تر است. در بررسی تحلیل دینامیکی، نیروهای میرایی و اینرسی معرفی می شود که در محتوای رفتار سازه ایستا به‌طور ناچیز در نظر گرفته می‌شوند. تمرکز در این مرحله بر روی سیستم‌های تک درجه آزادی است، زیرا اینها برای مدل‌سازی سیستم‌های چند درجه آزادی بعدا ضروری خواهند بود.

در مرحله بعد، شما باید از تکنیک های تجزیه و تحلیل عناصر منفرد یک گام به عقب بردارید و پایداری کلی سازه و پاسخ به بارگذاری را در نظر بگیرید. در این مرحله، شما باید با مفهوم مسیر بار آشنا شوید و شروع کنید به دیدن اینکه چگونه تکنیک های تجزیه و تحلیل فردی را می توان برای ایجاد تصویر کامل تری از پاسخ کلی سازه به بارگذاری ترکیب کرد. هدف در اینجا این است که ساختارها را به عنوان سیستم های انتقال بار مشاهده کنید و وظیفه شما این است که اطمینان حاصل کنید که بارها مسیر امنی برای بازگشت به زمین دارند. منظور ما از مسیر ایمن این است که هیچ یک از عناصر سازه ای که آن بار را انتقال می دهند، دچار انحراف یا تنش هایی نمی شوند که از حد ایمن و قابل قبول خود فراتر رود.

تمرکز نهایی در بلوک دو مقدمه ای بر تحلیل ساختاری مبتنی بر ماتریس و روش سختی مستقیم است. هدف از تکنیک‌های تحلیل استاتیکی که تا این مرحله مورد بررسی قرار گرفته‌اند، کمک به توسعه شهودی برای رفتار ساختاری و توانایی برآورد کیفی پاسخ ساختاری بوده است. این شهود برای رفتار سازه ای واقعاً یکی از دشوارترین چیزهایی است که به عنوان یک دانشجوی مهندسی ایجاد می شود و فقط می تواند از ساعت ها تمرین و استفاده از تکنیک های اساسی حاصل شود. با ایجاد این پایه، می توانیم توجه خود را به استراتژی های تجزیه و تحلیل مقیاس پذیر معطوف کنیم. برای افزایش انعطاف پذیری تجزیه و تحلیل مبتنی بر ماتریس، بهتر است به یک محیط کدگذاری تغییر مکان دهید. همچنین در این مرحله بین راه‌حل‌های روش سختی مستقیم پیاده‌سازی شده دستی و بسته‌های تحلیل تجاری معمولی پیوند برقرار می‌شود.

هدف در پایان بلوک دو این است که شما درک درستی از نحوه دستیابی به تحلیل سازه کامپیوتری داشته باشید، اهمیت اینرسی و دینامیک سازه را درک کنید و همچنین درک واضح تری از نحوه دستیابی به پایداری کلی سازه در ساختارهای کامل داشته باشید. استفاده معمولی از ابزارهای تجاری تحلیل سازه برای انجام تحلیل ساختاری مسطح دوبعدی خطی دیگر دلسرد نمی شود زیرا باید به درک نظریه اساسی دست یافت.

بلوک 3: دینامیک رفتار غیر خطی تحلیل ماتریس

تأکید در بلوک 3 عمدتاً بر تعمیق درک شما توسعه یافته در بلوک 2 در زمینه های دینامیک و تحلیل مبتنی بر ماتریس است. از نظر پویایی، ما به سیستم‌های چند درجه آزادی گسترش می‌دهیم و روش‌های مختلف حل برای رفتار پویا را بررسی می‌کنیم. دانش تحلیل مودال از بلوک 3، همراه با دانش سیستم های SDoF از بلوک 2، رفتار دینامیکی مجموعه عظیمی از ساختارهای پیچیده را باز می کند.

در این گام ابتدا ساختارهای قاب فضایی، یعنی خرپاهای سه بعدی که فقط از اعضای بارگذاری محوری تشکیل شده اند تحلیل می شود. پس از ایجاد جایگاهی در تحلیل سازه های سه بعدی، تحلیل سازه های تیر و قاب سه بعدی انجام می‌پذیرد. در حالی که مدل‌سازی این ساختارها با استفاده از بسته‌های نرم‌افزاری تجاری ممکن است و احتمالاً کارآمدتر است، درک عمیق‌تری از تجزیه و تحلیل با پیاده‌سازی تحلیل به صورت دستی (نوشتن کد) و مقابله با چالش‌های مختلفی که هنگام گسترش از دوبعدی به دو بعدی به وجود می‌آیند به دست می‌آید. محیط سه بعدی هنگامی که این امر محقق شد، می توان درک کاملی از گردش کار تحلیل نرم افزار معمولی را ادعا کرد. پیاده‌سازی حل‌کننده‌های تحلیل ساختاری سه بعدی به همان اندازه یک تمرین کدنویسی است که مهارت‌های توسعه و مدل‌سازی مشکل شما را تقویت می‌کند. پس از تکمیل، باید مطمئن باشید که کدگذاری را به عنوان یک ضرب کننده نیرو در بسیاری از کارهای حل مسئله مهندسی به کار می گیرید.

در بلوک 3 نیز نگاهی اولیه به رفتار ساختاری غیرخطی می اندازیم. ابتدا، شکلی از غیر خطی بودن هندسی را در نظر می گیریم. کمانش ستون علاوه بر غیر خطی بودن هندسی، مفهوم مهم کمانش و پایداری اویلر را معرفی خواهد کرد. سپس غیرخطی بودن مواد به شکل خمش الاستوپلاستیک و تشکیل لولا در ساختارهای استاتیکی نامعین معرفی می‌شود. این مطالعه غیرخطی شما را با سطح جدیدی از پیچیدگی در مدل‌سازی رفتار ساختاری آشنا می‌کند و شما را با درک خطرات ناشی از نادیده گرفتن یا عدم درک اثرات مرتبه دوم مجهز می‌کند.

تسلط بر بلوک 3 و تمام مواد قبل از آن، نشانگر خوبی از استاندارد مورد نیاز برای یک مدرک دوره عمران یا سازه است. جزئیات دقیق و موضوعات خاص ممکن است بین برنامه‌های دانشگاهی متفاوت باشد

بلوک 4 – تجزیه و تحلیل اجزای محدود

در بلوک چهار باید عناصر پیوسته ای را در نظر بگیرید که به شما امکان می دهد توزیع تنش را در ساختارهای خود مدل کنید. این یک فرصت عالی برای ارتباط با مدل‌های اساسی توزیع تنش است که در بلوک 1 پوشش داده‌اید و دایره را به نوعی می‌بندید. همچنین می‌توانید بررسی کنید که چگونه درک شما از غیرخطی بودن بلوک 3 می‌تواند در تحلیل ماتریسی ساختارهای خطی که قبلاً با آن راحت هستید، گنجانده شود. در این مرحله، می‌توانید تا حدودی با تخیل و کنجکاوی خود در کشف اینکه چگونه موضوعات مختلفی را که در گذشته پوشش داده‌اید می‌توانید با هم ترکیب کنید، هدایت شوید.

در مرحله بعد، کاوش در رفتار ساختارهای صفحه (2D) و پوسته (3D) انجام می شود. صفحات و پوسته‌ها فرم‌های سازه‌ای رایج هستند و توانایی درک و مدل‌سازی رفتار آن‌ها دارایی بزرگی برای هر مهندس سازه خواهد بود. برای درک طیف گسترده ای از رفتار آنها و همچنین نحوه تجزیه و تحلیل عملی آنها، باید مدل های تحلیلی شکل بسته و همچنین نحوه ساخت مدل های اجزا محدود خود را مطالعه کنید.

موضوع نهایی تحلیل تصادفی سازه‌ها و بارگذاری محیطی است که گاهی اوقات به عنوان تحلیل ایمنی و قابلیت اطمینان سازه از آن یاد می‌شود. این مدل‌های احتمالی را به شما معرفی می‌کند تا احتمال خرابی سازه را ارزیابی کنید و درک بهتری از ویژگی‌های بارگذاری محیطی بسیار متغیر به شما بدهد. درک اینکه عملکرد سازه و شکست بالقوه در یک طیف با احتمال مرتبط وجود دارد، نقطه عطف مهم دیگری در درک شما از نحوه واکنش محیط ساخته شده به بارگذاری است.

منابع:

https://www.degreetutors.com/structural-analysis-guide/

https://www.civilsimplified.com/resources/What-is-structural-engineering

https://www.twi-global.com/technical-knowledge/faqs/structural-engineering