• تعریف FRP در آباکوس

ورقه های(FRP) براساس توضیحات بخش قبل، (FRP) ها بدلیل ضخامت ناچیز(۰٫۱۶۵میلیمتر) به عنوان المان پوسته ای(Shell) به نرم افزار معرفی شده اند. از گزینه(Lamina)برای بیان ویژگی های مکانیکی آنها در اباکوس می توان استفاده کرد که در واقع برای مشخص کردن ویژگی های الاستیک مواد ارتوتروپیک در حالت تنش صفحه ای بکار می رود. پارامترهای مورد نیاز برای این روش به شرح زیر می باشند:  : مدول الاستیسیته طولی،  : مدول الاستیسته عرضی،  ،  ،  : مدول برشی،  : ضریب پواسون.

المان مورد نظر(shell) با نام S4 مشخص می شود که دارای ۴ گره بوده و هر گره شش درجه آزادی دارد. تصویری از لایه(FRP) ساخته شده در آباکوس را در شکل زیر مشاهده می کنید.
شکل ۳-۲۱ لایه(FRP) ساخته شده در آباکوس
۳-۱-۶-۶ روش حل مسائل
آباکوس دو ماژول اصلی جهت تحلیل مسائل دارد: ABAQUS/Standard و ABAQUS/Explicit. ABAQUS/Standard که همان تحلیل به روش ضمنی می­باشد، یک دستورالعمل حل عمومی اجزا محدود است که می ­تواند مسائل خطی یا غیرخطی مختلفی شامل پاسخ استاتیکی، دینامیکی، حرارتی و … را تحلیل نماید.
ABAQUS/Explicit یک دستورالعمل ویژه برای حل مسائل اجزا محدود می­باشد که از روش دینامیکی صریح در حل عددی استفاده می­ کند. این روش برای تحلیل مسائل گذرا و کوتاه دینامیکی مانند برخورد و انفجار، مناسب است. همچنین این روش برای تحلیل مسائل با درجه غیرخطی بالا شامل تغییر شرایط تماس نیز مناسب می­باشد.
با توجه به اینکه در این پروژه بارگذاری بصورت انفجاری می باشد، روش صریح به عنوان نوع حل­گر مسائل، تعیین می­ شود.
در روش صریح، معادله حرکت جسم با بهره گرفتن از قانون تفاضل مرکزی صریح انتگرال گیری می شود:
= + (۳-۳۷)
= + (+ (۳-۳۸)
: سرعت،  : شتاب
روش صریح بر خلاف روش ضمنی که بطور غیر مشروط پایدار است در صورت استفاده از گام های زمانی بصورت زیر پایدار خواهد بود (پس به طور مشروط پایدار است.
(۳-۳۹)
که  حداکثر مقدار ویژه المان می باشد [۹].
۳-۲ بارگذاری انفجار ومشخصات مصالح تحت اثر بار انفجار
۳-۲-۱ تعریف انفجار
در این فصل به بررسی بار انفجار،ویژگی های آن، مدت زمان اعمال بار و اثرات آن برروی خصوصیات مصالح می پردازیم.
انفجار واکنشی است که در آن نرخ سوختن مواد با سرعتی به مراتب بیشتر از سرعت صوت انجام می شود که در نتیجه دما و فشار بسیار بالایی ایجاد و موج انفجار بلافاصله تولید و با سرعت بسیار زیادی منتشر می شود.
در واقع انفجار آزاد شدن بسیار سریع انرژی به صورت نور،گرما،صدا و موج ضربه ای می باشد. موج ضربه ای شامل هوای بسیار متراکمی می باشد که به صورت شعاعی از منبع انفجار به سمت خارج با سرعت مافوق صوت در حرکت است. با گسترش موج ضربه ای مقدار فشار به سرعت کاهش می یابد(متناسب با توان سوم فاصله) و پس از برخورد به یک سطح منعکس شده و مقدار آن ممکن است تا سیزده برابر افزایش یابد. مقدار ضریب انعکاس تابع نزدیکی ماده منفجره و زاویه موج برخوردی می باشد [۱۴].
انفجار ها می توانند سبب آسیب شدید به ساختمان ها شوند و گاهی سبب خرابی پیشرونده و کامل می شوند. فشارهای ناشی از انفجار یکی از مخرب ترین بارهایی است که سازه ممکن است تجربه کند. در حالی که طراحی سازه ها برای انفجارهای بزرگ، ممکن است گران وغیر عملی باشد، مهندسان به دنبال روش هایی هستند که از خرابی های ناگهانی ناشی از انفجار جلوگیری نمایند [۱۴].
بارگذاری انفجار در مقایسه با سایر حالت های خاص بارگذاری سازه ها نظیر بارگذاری باد یا زلزله ،دارای وجوه تمایزی به شرح زیر می باشد:
۱ -شدت فشار وارد بر ساختمان می تواند در بارگذاری انفجار می تواند چندین برابر بزرگتر از دیگر حالت های بار باشد، مثلا از انفجار یک خودرو بمب گذاری شده در کنار پیاده رو ممکن است فشار حداکثری در حدود ۷۰۰ کیلو پاسکال بر ساختمان ها وارد شود.
۲-فشارهای ناشی از انفجار با افزایش فاصله از منبع انفجار به شدت کاهش می یابد. بنابراین آسیب ها در وجهی از ساختمان که در مقابل انفجار قرار گرفته ممکن است بسیار شدیدتر از وجوه دیگر باشد. همچنین اثر مستقیم فشار انفجار منجر به آسیب های موضعی می شود.
۳-زمان این رویداد بسیار کوتاه می باشد و بر حسب میلی ثانیه بیان می شود، که این با زلزله و تند باد که بر حسب ثانیه بیان می شود و یا باد وسیل مداوم که بر حسب ساعت بیان می شود، متفاوت است. به همین دلیل جرم ساختمان اثر کاهشی زیادی بر پاسخ سازه دارد، چون برای اینکه تحریک شود، زمان لازم است. چون زمانی که جرم تحریک می شود، بارگذاری تمام شده است، بنابراین جرم سبب کاهش پاسخ می شود. این بر خلاف زلزله است که در آن نیروها تقریبا همزمان با پاسخ جرم سازه است و ممکن است سبب تشدید شود [۱۴].
هر بارگذاری ناشی از موج انفجار توسط ۳پارامتر شکل موج، حداکثر اضافه فشارو زمان دوامتعیین می شود. بر حسب منشا فشار، موج های ناشی از آن به دو شکل موج ضربه و موج فشار تقسیم می گردند [۶].
۳-۲-۱-۱ موج ضربه
موج ضربه ناشی ازانفجارجامد بوده و در آن فشار گازهای شکل گرفته از انفجار، با انتشار از چشمه انفجار، گسترش و تا فشار مبنای افزایش و سپس تا فشار محیطی کاهش می یابد که به این مرحله فاز مثبت می گویند(شکل ۳-۲۲). در نتیجه انتشارموج، گازهای حاصل از انفجارسرد شده و فشار آنها به مقدارناچیزی کمترازفشار اتمسفر می رسد. به علت این اختلاف فشار جهت جریان معکوس شده هوا به سمت مرکز انفجار بازمی گردد. نتیجه این عمل کاهش فشار با مکش خواهد بود که به آن فاز منفی می گویند(شکل ۳-۲۲). فشار فازمنفی نسبتاً کوچک و تدریجی بوده به طوری که در طراحی سازه های مقاوم در برابر انفجار در اکثر مواقع از آنها صرف نظرمی گردد ولی در مورد ملحقات ساختمان می تواند باعث پیامدهای جدی شود. اثر منفی در هنگام ورود جبهه موج به محیط داخل ساختمان نیز قابل توجه است [۶].
شکل۳-۲۲ مشخصات موج انفجار –موج ضربه [۲۹]
۳-۲-۱-۲ موج فشار
موج فشار ناشی ازانفجارمواد منفجره گازی و مایع بوده و در آن میزان فشار به صورت تدریجی تا فشار مبنای انفجار افزایش و سپس تا مقدار فشار محیطی کاهش می یابد(۳-۲۳) لیکن معمولا فاز منفی ندارد. این پدیده در انفجارهای صنعتی یا تصادفی و غیر نظامی است [۶].
شکل۳-۲۳ مشخصات موج انفجار-موج فشار [۶]
۳-۲-۱-۳ انتشار موج انفجار
فشار ناشی از موج ضربه یا موج فشار با افزایش فاصله جهه موج ،کاهش یافته و به فشار محیطی میل می کند(شکل ۳-۲۴) و سرانجام پس ازرسیدن وضعیت به فشار محیطی، فشار منفی باعث بازگشت هوا به مرکز انفجارمی گردد [۶].
شکل۳-۲۴ افت فشار نسبت به فاصله از محل انفجار [۶]
۳-۲-۲ سطح بار انفجار
در مبحث ۲۱ از مقررات ملی ساختمان،پدافند غیر عامل ،چهار سطح بار انفجار برای طراحی ساختمان ها پیش بینی شده است. درجدول)۳-۱( سطوح بار انفجار آورده شده است که بر اساس درجه اهمیت ساختمان و پهنه بندی خطر ،ساختمان ها باید عملکردهای مناسبی در برابر این بارها داشته باشند.
جدول ۳-۱ سطوح بار انفجار [۶]

سطح خطر انفجار