مدلسازی دینامیک غیرخطی و تحلیل ارتعاشات تنسگریتی منشوری با مقطع مربعی با لحاظ سفتی گرانشی: مطالعه مقایسه‌ای

نویسندگان

1 استادیار، گروه طراحی وسایل فضایی، پژوهشگاه هوافضا، تهران، ایران

2 دانشجوی دکتری، پژوهشگاه هوافضا، تهران، ایران

doi
10.22034/jmeut.2023.55769.3249
چکیده

سیستم‌های تنسگریتی، ساختارهای شبکه‌ای فضایی سبک متشکل از المان‌های فشاری و کششی بوده که قابلیت استفاده در سازه‌های تنظیم‌پذیر را دارا می‌باشند. پایداری اولیه این سازه‌ها، با ایجاد شرایط پیش-‌تنش میان المان‌ها ایجاد می‎شود. این سیستم‎ها دارای میرایی ساختاری پایینی بوده که در حضور بارهای دینامیکی دچار چالش‎ می‌شوند. بنابراین، پیش‎بینی رفتار و استخراج مشخصه‎های دینامیکی این سازه‏ها برای دستیابی به یک طراحی ایمن ضروری است. در این مقاله، به تحلیل ارتعاشات سازه تنسگریتی یک تا چهار طبقه با مقطع مربعی پرداخته شده است. معادلات دینامیک غیرخطی سیستم بر مبنای مختصات گره‌ها، با استفاده از رویکرد لاگرانژ و روش المان محدود استخراج شده ‎است. فرم‌یابی اولیه سازه تنسگریتی با روش چگالی نیرو برای سازه‌های یک تا چهار طبقه با مقطع و ارتفاع ثابت صورت پذیرفته است. طراحی مقطع المان‌ها بر مبنای حداقل جرم صورت پذیرفته و مدلسازی دینامیکی قابلیت رصد تغییر شکل‌های الاستیک/پلاستیک با انواع شرایط مرزی و بارگذاری‌های استاتیکی- دینامیکی در راستاهای مختلف هر گره با لحاظ سفتی گرانشی را دارا می‌باشد. شبیه‌‌سازی‌‎های دینامیکی در قالب بررسی فرکانس‌های طبیعی، شکل‌ مودها، پاسخ‌های زمانی جابجایی گره‌ها، تغییر شکل‌ المان‌های سیستم و نیروهای داخلی در قالب یک مطالعه مقایسه‌ای، عملکرد ساختار تنسگریتی و اثر افزایش طبقات را نمایش می‌دهد.