PofoliaPofolia ile paylaşıldı

Proceedings of the Royal Society A Mathematical Physical and Engineering Sciences· 2026Q1

Orta Noktadan Birleştirilmiş Kemerlerin Kararlı Durumluluğu, Sabitlenmiş-Sabitlenmiş Sınır Koşulları Altında

Bistability of midpoint-fused arches with pinned-pinned boundary conditions

Rajat Goswami, Safvan Palathingal

Kısa özet

Orta noktadan birleştirilmiş kemerler (MFA), iki farklı, kuvvetsiz kararlı denge durumuna izin veren yapısal kararlı durumluluğa sahiptir ve stressiz bir durumdan geçişli bir duruma geçer.

Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.

Ana noktalar

  • Orta noktadan birleştirilmiş kemerler (MFA), birden fazla kemerin orta noktalarından birleştirilmesiyle oluşan yeni bir 3B yapısal konfigürasyondur.
  • MFA'lar yapısal kararlı durumluluğa sahiptir; yani iki farklı, kuvvetsiz kararlı denge durumuna sahiptir.
  • Toplam potansiyel enerjiyi minimize ederek ve kemer deformasyonlarını birleşme noktasında birleştirerek türetilen analitik bir model, MFA davranışını öngörür.
  • Model, MFA'nın denge durumları arasında geçiş yaparken simetrik ve asimetrik deformasyon modları arasında geçiş yaptığını göstermektedir.
  • Analitik tahminler, doğrusal olmayan sonlu elemanlar simülasyonları ve masaüstü deneyleri ile doğrulanmıştır.

Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.

Özet (abstract)

Abstract Arranging multiple arches in a circular pattern and fusing them at their midpoint yields a three-dimensional configuration that we refer to as midpoint-fused arches (MFA). This study investigates the structural bistability of MFA, i.e. their ability to admit two distinct, force-free stable equilibrium states. Starting from an as-fabricated, stress-free configuration, MFA can invert into a stressed, toggled state reminiscent of an umbrella’s ribs. We develop an analytical model for the response of a pinned-pinned MFA subjected to a concentrated midspan load by minimizing the total potential energy. Individual arches are treated as spatially deforming, and kinematic-compatibility relations are derived at the fusion point to couple their deformations. Various deformation symmetries are then exploited to simplify the problem. We demonstrate the model’s utility by characterizing the force-displacement response of a two-arch MFA, identifying distinct deformation pathways and discussing the pathway transitions that occur during toggling. In particular, we show how the structure switches between symmetric and asymmetric deformation modes as it moves between stable configurations. The generality of the framework is further established through analysis of a three-arch MFA, which exhibits richer coupled deformation behaviour. Nonlinear finite-element simulations and tabletop experiments corroborate the analytical predictions, showing close agreement in both equilibrium states and the associated transition responses.

Yazarların özeti; kaynağından alınmıştır. Proceedings of the Royal Society A Mathematical Physical and Engineering Sciences, 2026 · DOI ↗

ÇıkarımlarPremium
Makaleye SorÜcretsiz hesapla

Ücretsiz hesapla devam et

Makaleye Sor ile bu makaleye günde 3 soru ücretsiz; makaleyi kaydet, kaynakçasını al, ilgi alanına göre her gün yeni özetler. Çıkarımlar Premium.

Web'de ücretsiz devam et

Google ya da Apple hesabınla giriş; kart istemez. Bu makaleye geri dönersin.

Telefonda:

Alan: İnşaat ve Yapı Mühendisliği

Civil and Structural EngineeringEngineering