تعریف بار دینامیک و انواع آن

بار دینامیک چیست و انواع آن کدام هستند؟
بارهای مختلف بر اساس تغییرشان نسبت به زمان، به دو نوع اصلی دینامیک و استاتیک تقسیم می شوند. بارهای دینامیک، بارهایی هستند که با گذشت زمان تغییر می کنند.

به علاوه، این بارها باعث ایجاد نیروی اینرسی غیر قابل اجتناب در سازه می شوند. از بارهای دینامیکی می توان به بار نوسانگر هارمونیک یا هماهنگ ساده، بارهای متناوب غیر هماهنگ، بار ضربه ای و بار نامنظم اشاره کرد.

جدول زیر، تقسیم بندی کلی انواع بارهای دینامیک را نمایش می دهد. در ادامه، به معرفی این موارد می پردازیم.

بار متناوب چیست و چه انواعی دارد؟
در بارگذاری متناوب، اعمال بار برای دوره های طولانی مدت صورت می گیرد و شدت آن به طور پیوسته تغییر می کند. بارهای متناوب توسط ماشین آلات چرخشی، ترافیک، تندباد، امواج آب و ماشین آلات صنعتی به وجود می آیند. این بارها با عنوان دیگری مانند بارهای تکراری، چرخه ای و خستگی نیز شناخته می شوند.

بار هماهنگ ساده چیست و چه اهمیتی در دینامیک سازه دارد؟
بارهای هماهنگ ساده، بارهایی هستند که مقدار آن ها به صورت هارمونیک و متناوب تغییر می کند. نحوه تغییر این بارها را می توان با توابع هارمونیکی نظیر P(t)=POsinθt و P(t)=POcosθt نمایش داد.

تحلیل عکس العمل سازه در شرایط بارگذاری هماهنگ ساده از اهمیت بالایی برخوردار است.

وجود این نوع بار در سازه های مهندسی، در کنار امکان نمایش بارهای متناوب غیر هماهنگ به صورت مجموعه ای از مولفه های هماهنگ ساده، اهمیت این بارهای دینامیکی را بیشتر می کند.

در واقع، هر نوع بارگذاری متناوب را می توان به برهم نهی عکس العمل های ناشی از مولفه های هماهنگ ساده تبدیل کرد. علاوه بر این، عکس العمل های سازه در برابر بارهای هماهنگ ساده، بیانگر ویژگی های دینامیکی آن است.

به همین دلیل، این نوع بار اهمیت بسیار زیادی در تحلیل دینامیک سازه دارد.

بار متناوب ناهماهنگ چیست؟
رفتار بارهای متناوب ناهماهنگ از توابع متناوب زمانی پیروی می کند. رفتار این بارها با توابع هماهنگ ساده متفاوت است.

فشار هیدرودینامیک موج های آرام در پشت سد و نیروی پیشرانه ایجاد شده توسط پره های یک کشتی، به عنوان بارهای متناوب ناهماهنگ در نظر گرفته می شوند.

بار ضربه ای چیست؟
بارهای ضربه ای در هنگام برخورد دو شی به یکدیگر یا اصابت یک شی در حال سقوط به یک سازه ایجاد می شوند.

مقدار این بارها در بازه های زمانی کوتاه به سرعت کاهش یا افزایش می یابد. بار ناشی از انفجار، سقوط و ترافیک سنگین وسایل نقلیه، مثال های خوبی از بارهای ضربه ای هستند.

بار دینامیکی نامنظم چیست؟
تعریف بارهای دینامیکی نامنظم با استفاده از روابط تحلیلی دشوار است. این بارها ماهیت پیچیده و مقدار، جهت گیری و محل قرارگیری نامشخصی دارند. از بارهای دینامیکی نامنظم شناخته شده می توان به بارهای ناشی از زلزله یا وزش باد اشاره کرد.

بارهای ناشی از زلزله و نمودار رفتار برج آب در برابر بارهای ارتعاشی