Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
بيت » طريقة الصلابة المباشرة

طريقة الصلابة المباشرة

1956
  • M. J. Turner
  • R. W. Clough
  • H. C. Martin
  • L. J. Topp
مكتب الهندسة المدنية مع مهندسين إنشائيين يحللون تصميم الجسر باستخدام طريقة الصلابة المباشرة.

(صورة توضيحية فقط)

A matrix method of structural analysis fundamental to the العناصر المحدودة طريقة العناصر المحدودة (FEM). تُنمذج هذه الطريقة الهيكل على أنه مجموعة من العناصر المتصلة عند العقد. تربط هذه الطريقة القوى العقدية R بالإزاحات العقدية D من خلال مصفوفة صلابة عامة K، تُعبر عنها بالمعادلة KD = R. حل نظام المعادلات الخطية هذا يُعطي الإزاحات العقدية المجهولة.

تُتيح طريقة الصلابة المباشرة إجراء التحليل الإنشائي باستخدام الحاسوب. تتضمن هذه العملية ثلاث مراحل رئيسية. أولًا، يتم تقسيم الهيكل إلى عدد محدود من العناصر (مثل العوارض، والأغلفة، والأجسام الصلبة)، ولكل عنصر مصفوفة صلابة محددة [latex][k][/latex] في نظام إحداثيات محلي. تربط مصفوفة صلابة العنصر هذه القوى والإزاحات عند عقد العنصر.

ثانيًا، يتم تجميع مصفوفة الصلابة العامة [latex][K][/latex] للهيكل بأكمله من خلال دمج مصفوفات الصلابة للعناصر الفردية بشكل منهجي. تضمن عملية التجميع هذه التوافق (يجب أن تتطابق الإزاحات عند العقد المشتركة) والتوازن (يجب أن تتوازن القوى عند كل عقدة). بعد ذلك، تُطبق شروط الحدود، مثل الدعامات الثابتة حيث تكون الإزاحات صفرًا، لتعديل نظام المعادلات العام.

وأخيرًا، يتم حل نظام المعادلات الجبرية الخطية الناتج، [latex][K]{D} = {R}[/latex]، لإيجاد الإزاحات العقدية المجهولة [latex]{D}[/latex]. وبمجرد معرفة هذه الإزاحات، يمكن استخدامها لحساب الإجهادات والانفعالات الداخلية داخل كل عنصر، مما يوفر صورة كاملة لاستجابة الهيكل للأحمال المطبقة.

UNESCO Nomenclature: 3305
– Civil engineering

يكتب

Software/Algorithm

خلل

Incremental

الاستخدام

استخدام واسع النطاق

مقدمات

  • جبر المصفوفات
  • مفهوم الصلابة من الميكانيكا الكلاسيكية
  • طرق تحليل الإطار مثل طريقة انحراف المنحدر
  • الآلات الحاسوبية المبكرة
  • نظرية المرونة

التطبيقات

  • برامج تحليل العناصر المحدودة (FEA) (على سبيل المثال، Ansys، Abaqus، Nastran)
  • computer-aided design (كاد) وأنظمة الهندسة (CAE)
  • تصميم المركبات الفضائية
  • تصميم البنية التحتية للهندسة المدنية (الجسور والسدود وناطحات السحاب)
  • التحليل الميكانيكي الحيوي للغرسات والأنسجة

براءات الاختراع:

NA

أفكار ابتكارية محتملة

  • أنظمة مراقبة صحة الهياكل في الوقت الفعلي باستخدام مصفوفات الصلابة الديناميكية
  • برنامج تحسين الطوبولوجيا المعتمد على الذكاء الاصطناعي استنادًا إلى مبادئ طريقة الصلابة
  • منصات FeA المستندة إلى السحابة لمشاريع الهندسة التعاونية
  • برنامج تعليمي تفاعلي لتصور تجميع المصفوفة والتشوه الهيكلي
  • تطوير عناصر صلابة متخصصة لنمذجة المواد المركبة أو الأنسجة البيولوجية
  • automated damage detection algorithms that track changes in a structure’s global stiffness matrix
  • دمج تحليل الصلابة مع الطباعة ثلاثية الأبعاد لتصميم الأجزاء الأمثل
  • أدوات التصميم البارامترية التي تستخدم طريقة الصلابة لإنشاء هياكل فعالة تلقائيًا
  • خوارزميات الحوسبة الكمومية لحل معادلات مصفوفة الصلابة واسعة النطاق
  • تحليل قائم على الصلابة لتصميم الروبوتات والمحركات المرنة
Related to: direct stiffness method, matrix analysis, العناصر المحدودة method, fem, stiffness matrix, nodal displacement, structural mechanics, computational analysis, civil engineering, aerospace engineering.

السياق التاريخي

طريقة الصلابة المباشرة

1950
1950
1955
1956
1960
1960
1960
1950
1950
1950
1955
1958
1960
1960
1960

(إذا كان التاريخ غير معروف أو غير ذي صلة، على سبيل المثال "ميكانيكا الموائع"، يتم توفير تقدير تقريبي لظهوره الملحوظ)

أحدث الإضافات

أهم المنشورات والمقالات

أفضل الأدوات الأصلية

السنة العاشرة عيد

الصور والتنزيلات بالحجم الكامل متاحة فقط، ومجانية تمامًا، للأعضاء المسجلين.