مدل سازی میرایی رایلی و توابع شکل شعاعی مختلف در ساختارهای متخلخل با استفاده از روش بدون شبکه تحت بارهای دینامیکی

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی عمران، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

2 گروه مهندسی صنایع، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

چکیده

کاربرد زیاد مواد متخلخل در بسیاری از شاخه‌های مهندسی سبب شده است که پژوهشگران در زمینه‌ی تحلیل استاتیکی و دینامیکی در سازه‌ها و محیط‌های متخلخل تحقیق نمایند. تحلیل این‌گونه سازه‌ها به سبب پیچیدگی معادله‌های دیفرانسیل حاکم بر آن‌ها تنها به روش‌های عددی امکان‌پذیر است. یکی از روش‌های عددی نوین که در دهه‌ اخیر مورد توجه قرار گرفته، روش بدون‌شبکه است. نوع تابع شکل انتخابی از ویژگی‌های تاثیرگذار بر نتایج در روش بدون‌شبکه می‌باشد. از این رو، انواع توابع شکل بررسی شده و تابع شکل مناسب برای تحلیل ساختارهای متخلخل انتخاب گردیده است. در نظر گرفتن اثر میرایی در مدل‌سازی تحلیل‌های دینامیکی امری اجتناب‌ناپذیر می‌باشد. از این رو به مدل‌سازی تاثیر میرایی در رفتار جابجایی و تنش ایجاد شده در سازه‌های متخلخل اشاره شده است. مطابق نتایج بدست آمده، در نسبت میرایی‌های متداول، با افزایش نسبت میرایی، دامنه ارتعاش جابجایی و تنش کاهش می‌یابد و مشخص می‌گردد که زمان تناوب ارتعاش رفتار دینامیکی مواد متخلخل، مستقل از نسبت میرایی می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Modeling Rayleigh Damping and various radial basis functions of cylinders made of saturated porous materials using MLPG method under dynamic loading

نویسندگان [English]

  • hamidreza kazemi 1
  • Farzad Shahabian 1
  • Sedey Mahmoud Hosseini 2
1 Civil Engineering Department, Faculty of Engineering, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
2 Industrial Engineering Department, Faculty of Engineering, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
چکیده [English]

Porous materials are widely applied in different engineering fields such as chemical engineering, materials engineering, environmental geomechanics, biomechanics, soil structure interaction and geomechanics. For this reason, dynamic and static analysis of the stress and strain of structures and continuum made of these materials have attracted the attention of researchers. To analyze these structures, numerical methods are required due to the fact that the governing equations are complicated. The meshless method was well implied for many structural problems in recent decades. In this method, the scattered nodes with regular or irregular distributions are used to discretize the field functions in local sub-domains. Because of using the nodes rather than the elements, the application of meshless method in some problems yields to more accurate results. To interpolate the fields’ variables in terms of its nodal values, the radial point interpolation method (RPIM) with radial basis function (RBF) is used. The radial point interpolation method (RPIM) is employed to construct the shape functions. Because of the fact the interpolation function type affects the results of meshless approach, various interpolation functions are investigated. Then, the most proper one is selected for analyzing the porous material structure. To verify the presented method, the result of cylinders made of saturated porous materials using MLPG method under dynamic loading is compared to the analytical results. A good agreement between the presented method and analytical result is achieved. It is worthwhile to mention that damping should be included in dynamic analysis. Hence, the modeling of damping effect on the behavior of porous material is conducted. According to the obtained results, for the usual damping ratios of the porous materials, increasing the damping ratio leads to reduction in the displacement amplitude and stress. Also, it is observed that the period of the porous material are independent from its damping ratio.

کلیدواژه‌ها [English]

  • "radial basis functions"
  • "porous materials"
  • "Rayleigh Damping "
  • "MLPG method"
  • "dynamic loads"