دانشگاه هرمزگان

دانشکده فنی و مهندسی

گروه  مهندسی عمران

پایان نامه براى دریافت درجه کارشناسى ارشد در رشته مهندسی عمران،گرایش خاک و پی

 

عنوان :

تحلیل مدل دو بعدی برای سازه های  سنگی ژئوتکنیکی درزه دار با روش بدون شبکه

 

استاد راهنما:

دکتر محمدطاهر کمالی

استاد مشاور:

دکتر سید محمد  بینش

زمستان 1390

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی گردد
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود می باشد)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)

چکیده

 
 
در این پایان نامه یک دامنه سنگی دارای درزه افقی، با روش بدون المان مورد واکاوی قرار گرفته می باشد. و میدان جابجایی و تنش در حالت الاستیک محاسبه گردیده می باشد. دامنه مساله توسط گره ها با فاصله معین و منظم مشخص گردیده می باشد. محاسبه توابع شکل هر گره با روش درون یابی نقطه محاسبه گردیده می باشد. برای بالا بردن دقت جواب ها و جلوگیری از تکینی ماتریس گشتاور به توابع شعاعی، چند جمله ای نیز اضافه گردیده می باشد. معادلات حاکم بر سیستم از روش انرژی پتانسیل کل بدست می آید. پس از تعیین توابع شکل و مشتق گیری از آنها ماتریس کرنش B محاسبه می گردد که با داشتن ماتریس کرنش و ماتریس ضرایب الاستیک، ماتریس سختی محاسبه می گردد. برای محاسبه ماتریس سختی از روش انتگرال گیری گوس – لژاندر بهره گیری گردیده می باشد. با محاسبه ماتریس نیرو و اعمال شرایط مرزی حاکم بر مساله مقادیر جابجایی در هر گره و تنش ها محاسبه گردیده می باشد. و برای مطالعه صحت جوابهای حاصله دو مثال حل گردیده و جوابها با آنها مقایسه شده می باشد.
 
کلید واژه: روش بدون شبکه، سنگ درزه دار، دامنه تکیه گاهی، نقاط گوسی
 
 

فهرست مطالب

عنوان                                            صفحه
فصل اول                                                                                                                   1
1-1- پیشگفتار                                                                                                        1
1-2- سیاق حل مساله                                                                                                4
1-3- مدل کردن هندسه                                                                                             4
1-4- معادلات سیستم مجزا                                                                                         7
1-5- حل کننده های معادلات                                                                                     8
فصل دوم                                                                                                                  9
2-1- تاریخچه روش های بدون شبکه                                                                              9
2-2- بعضی از کارهای انجم گرفته در ژئوتکنیک با روش بدون شبکه                                       12
2-3- نمونه حل مساله تئوری تحکیم بایوت با روش بدون شبکه                                             13
فصل سوم                                                                                                                           16
3-1- مفاهیم رایج در روش بدن شبکه                                                                            16
3-1-1- متغیر میدانی                                                                                               16
3-1-2- دامنه تکیه گاهی                                                                                          16
3-1-3- گره و نقطه                                                                                                  17
3-1-4- شبکه پس زمینه                                                                                           17
3-1-5- درون یابی و تخمین                                                                                       18
3-1-6- سازگاری و بازتولید                                                                                        18
3-1-7- توابع اساسی                                                                                                19
3-2- مبانی حل مساله در روش های بدون شبکه                                                              20
3-3- قوانین حاک بر فرم های ضعیف                                                                            21
3-3-1- اصل هامیلتون                                                                                             22
3-3-2- اصل هامیلتون مقید شده                                                                                23
3-3-2-1- روش ضرایب لاگرانژ                                                                                  23
 
3-3-2-2- روش پنالتی                                                                                         24
3-4- فرم ضعیف گالرکین                                                                                      25
3-5- ساختن تابع شکل در روش بدون المان                                                               28
3-6- اظهار چند روش رایج در روش بدون شبکه                                                           29
3-6-1- روش ذرات هیدرودینامیکی صاف                                                                  29
3-6-2- روش ذره ای با هسته بازتولید کننده                                                              30
3-6-3- روش بدون المان گالرکین                                                                           31
3-6-4- روش درون یابی نقطه ای با بهره گیری از کثیرالجمله ای ها                                     32
3-7- خصوصیات توابع شکل درون یابی تقطه ای با کثیرالجمله ای ها                                36
3-7-1- سازگاری                                                                                               36
3-7-2- بازتولید                                                                                                 37
3-7-3- استقلال خطی                                                                                         38
3-7-4- خاصیت دلتای کرونکر                                                                               38
3-7-5- جزبندی یکپارچه                                                                                    39
3-7-6- بازتولید خطی                                                                                       40
3-7-7- فرم کثیرالجمله ای                                                                                 40
3-7-8- دامنه تکیه گاهی                                                                                    41
3-7-9- تابع وزن                                                                                               41
3-7-10- همسازی                                                                                            41
3-8- روش های جلوگیری از منفرد شدن ماتریس گشتاور                                            42
3-8-1- تغییر مکان های کوچک تصادفی گرههای موجود در دامنه تکیه گاهی                   42
3-8-2- انتقال مختصات                                                                                     43
3-8-3- بهره گیری از الگوریتم مثلثی سازی ماتریس                                                      43
3-8-4- بهره گیری از توابع شعاعی اساسی                                                                  44
3-9- روش درون یابی نقطه ای با بهره گیری از توابع شعاعی اساسی RPIM                          44
3-9-1- خصوصیات روش RPIM                                                                          47
3-9-1-1- وارون پذیر بودن ماتریس گشتاور                                                           47
3-9-1-2- سازگاری                                                                                        47
3-9-1-3- خاصیت دلتای کرونکر                                                                        47
3-9-1-4-  دامنه تکیه گاهی                                                                            48
4-9-2- مزایا و معایب بهره گیری از روش RPIM بجای PIM                                          48
3-10- روش RPIM تقویت شده با کثیرالجمله ای ها                                                48
فصل چهارم
مطالعه صحت عملکرد برنامه نوشته شده                                                               52
4-1- فرضیات مربوط به حل مساله تیر طره                                                         52
4-1-1- پارامتر های مورد بهره گیری در روش RPIM برای حل مساله                            53
4-1-2- چگونگی تعیین ماتریس سختی                                                                  54
4-1-3- هندسه و خواص مهندسی مساله مورد مطالعه                                            54
4-1-4- مطالعه نتایج حاصل از حل دقیق و حل عددی                                           55
4-2- حل مساله سنگ درزه دار ژیانگ                                                                58
4-2-1- هندسه مساله                                                                                   58
4-2-2- چگونگی توزیع گره ها و تشکیل سلول پس زمینه در دامنه مساله                        59
4-2-3- تشکیل دامنه تکیه گاهی                                                                     61
4-2-4- انتخاب تابع شعاعی اساسی                                                                  62
4-2-5- معادلات حاکم بر کرنش صفحه ای                                                         63
4-2-5-1- معادلات تعادل استاتیکی                                                                 63
4-2-5-2- روابط کرنش – جابجایی                                                                  63
4-2-6- روابط حاکم بر درزه                                                                           64
4-2-7- روابط حاکم بر محیط های دارای ناپیوستگی                                            67
4-2-8- مقایسه جوابهای حاصله                                                                     71
4-2-9- مقایسه تنش عمودی یا مماسی در درزه ها                                              72
4-2-10- مطالعه تنش عمودی در حالت بدون درزه                                              76
4-2-11- مقایسه تنش مماسی در حالت بدون درزه                                             77
4-2-12- جابجایی قسمت بالایی درزه                                                             78
4-2-13- جابجایی عمودی قسمت پایینی درزه                                                  79
4-2-14- مقایسه مقادیر جابجایی در قسمت بالایی درزه                                      80
4-2-15- مقایسه مقادیر جابجایی در قسمت پایینی درزه                                       81
4-2-16- مقایسه جابجایی عمودی در هر درزه                                                      82
4-2-17- مقایسه جابجایی افقی در هر درزه                                                         84
فصل پنجم
مدل کردن مساله سنگ درزه دار با روش بدون المان و تحلیل آن                                  87
5-1- اظهار هندسه مساله                                                                                 87
5-2- مشخصات مهندسی مصالح                                                                        87
5-3- انتخاب تابع شعاعی اساسی                                                                       88
5-4- فرضیات در نظر گرفته شده برای حل مساله سنگ درزه دار                               89
5-5- شرایط مرزی مساله                                                                               89
5-6- تشکیل ماتریس سختی و ماتریس نیرو                                                        91
5-7- ارائه نتایج حاصل                                                                                 91
5-7-1- ارائه نتایج جابجایی گره ها                                                                  91
5-7-2- ارائه نتایج تنش در دامنه مساله                                                            94
5-7-3- مطالعه تغییرات تنش در درزه                                                              99
5-7-4- نمودارهای تنش عمودی و مماسی در حالت بدون درزه                              100
5-7-5-1- جابجایی عمودی لایه بالایی و پایینی درزه                                          101
5-7-5-2- جابجایی افقی لایه بالای و پایینی درزه                                              101
فصل ششم
ننتیجه گیری و پیشنهادات                                                                            102
منابع و مراجع                                                                                             103
 
 
 
 
 
 
 
 
 
فهرست جدول‌ها
عنوان                                            صفحه
جدول(1-1) بعضی از روشهای توسعه یافته بدون المان و ویژگیهای آنها                                       3
جدول(3-1) نمونه هایی از توابع شعاعی                                                                           45
جدول(4-1) اندازه جابجایی قائم تار انتهایی تیر در دو روش حل دقیق
و حل عددی و اندازه خطا                                                                                            55
جدول(4-2) اندازه خیز تیر در دو روش RPIM و دقیق و اندازه خطا                                        57
جدول(4-3) مقایسه جواب حاصل از حل RPIM و حل مقاله ژیانگ                                          73
جدول(4-4) مقادیر جابجایی عمودی لایه بالایی درزه                                                          78
جدول(4-5) مقادیر جابجایی عمودی قسمت پایینی درزه و تغییرات آن با فاصله                         79
جدول(4-6) مقادیر جابجایی افقی قسمت بالایی درزه و تغییرات آن با فاصله                             80
جدول(4-7) مقادیر جابجایی افقی قسمت پایینی درزه و تغییرات آن با فاصله                            81
جدول(5-1) مقادیر جابجایی عمودی و افقی گره ها                                                             91
جدول(5-2) مقادیر تنش های موجود در هر نقطه گوسی                                                      94
 
 
فهرست شکل‌‌ها
عنوان                                            صفحه
شکل(1-1) الگوریتم سیاق کار روشهای اجزای محدود و بدون شبکه                                          5
شکل(1-2) المان بندی و گره بندی پهنه جسم در دو روش اجزای محدود و بدون شبکه                6
شکل(2-1) مساله تحکیم یک بعدی ترزاقی                                                                      14
شکل(2-2) مساله برای گرههای 3،10،14 مطالعه گردیده می باشد                                              14
نمودار(2-1) مقایسه نشست سطحی مساله ترزاقی با دو روش تحلیلی و بدون شبکه                     15
شکل(3-1) دامنه تکیه گاهی که می تواند شکل های مختلفی داشته باشد                                17
شکل(3-2) تخمین تابع                                                                                             19
شکل(3-3) (الف) روش انتگرال محدود (ب) روش سریهای محدود                                         29
شکل(3-4) مثلث خیام-پاسکال برای تک جمله ای ها در فضای دو بعدی                                33
شکل(3-5) (الف) چینش مرتب گره ها (ب) جابجایی تصادفی گره ها                                     42
شکل(4-1) هندسه تیر طره مورد مطالعه                                                                       54
نمودار(4-1) اندازه خیز تیر در دو روش RPIM و حل دقیق در حالت اول                                56
نمودار(4-2) اندازه خیز تیر در دو روش RPIM و حل دقیق در حالت دوم                               58
شکل(4-3) هندسه مساله مورد مطالعه                                                                         60
شکل(4-4) چگونگی تعیین دامنه تکیه گاهی با بهره گیری از ضابطه رویت بلیچکو                            62
شکل(4-5) لایه واسطه (درزه)                                                                                   65
شکل(4-6) مدل کردن لایه واسطه                                                                              66
نمودار(4-3) الف : مقایسه تغییرات تنش عمودی در هر درزه                                               72
نمودار (4-3) ب: مقایسه تنش عمودی در هر درزه تا فاصله 30 متری                                    73
نمودار (4-4) الف : مقایسه تغییرات تنش مماسی در درزه                                                   74
نمودار (4-4) ب: مقایسه تغییرات تنش مماسی در درزه تا فاصله 30 متری                              75
نمودار (4-5) مقایسه تنش عمودی در حالت بدون درزه                                                     76
نمودار (4-6) تنش مماسی در حالت بدون درزه                                                                77
نمودار (4-7) مقایسه جابجایی عمودی لایه بالایی در هر درزه                                              78
نمودار (4-8) مقایسه جابجایی عمودی لایه پایینی در هر درزه                                             79
نمودار (4-9) مقایسه جابجایی افقی لایه بالایی در هر درزه                                                 80
نمودار (4-10) مقایسه جابجایی افقی لایه پایینی در هر درزه                                               81
نمودار(4-11) جابجایی عمودی – فاصله درزه 1                                                              82
نمودار(4-12) جابجایی عمودی – فاصله درزه 2                                                             82
نمودار(4-13) جابجایی عمودی – فاصله درزه 3                                                              83
نمودار(4-14) جابجایی عمودی – فاصله درزه 4                                                             83
نمودار(4-15) جابجایی عمودی – فاصله درزه 5                                                             84
نمودار(4-16) جابجایی افقی – فاصله درزه 1                                                                 84
نمودار(4-17) جابجایی افقی – فاصله درزه 2                                                                 85
نمودار(4-18) جابجایی افقی – فاصله درزه 3                                                                 85
نمودار(4-19) جابجایی افقی – فاصله درزه 4                                                                86
نمودار(4-20) جابجایی افقی – فاصله درزه 5                                                                 86
شکل(5-1) هندسه مساله مورد مطالعه                                                                          90
نمودار(5-1) نمودار تغییرات تنش عمودی در درزه                                                            99
نمودار(5-2) نمودار تغییرات تنش مماسی در درزه                                                           99
نمودار(5-3) تنش عمودی – فاصله                                                                             100
نمودار (5-4) تنش مماسی – فاصله                                                                            100
نمودار(5-5) جابجایی عمودی لایه بالایی درزه – فاصله                                                    101
نمودار(5-6) جابجایی عمودی لایه پایینی درزه – فاصله                                                   101
نمودار(5-7) جابجایی افقی لایه بالایی درزه – فاصله                                                       101
 
 
 
 

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   سمینار کارشناسی ارشد رشته عمران : بررسی رفتار لرزه ای ستون های مشبک با بست فقی در کنار مهابند همگرا

فصل اول

1-1-        پیشگفتار

امروزه واکاوی و طراحی سازه های ژئوتکنیکی اکثراً توسط نرم در این نرم افزارها که عموماً شرایط واکاوی را بصورت دو بعدی (کرنش صفحه ای) در نظر گرفته می گردد، محیط سازه ژئوتکنیک به تعداد زیادی المان تقسیم می گردد بندی می گردد. نهایتاً با اعمال شرایط مرزی واکاوی ها انجام می گیرد و مقادیر تنش ها و کرنش ها محاسبه می گردد.
اشکال عمده روش هایی که بر اساس شبکه بندی واکاوی را انجام می دهند اینست که با هر تغییری  در هندسه مساله، لازم می باشد که شبکه بندی دوباره انجام گیرد و این امر کاری زمان بر می باشد و علاوه بر وقت بیشتر، پیچیدگی کار را زیاد می افزارهای المان محدود انجام می گیرد.
کند و از دقت نتایج می کاهد. مانند ضعفهای دیگر این روشها می توان به دقت کم در محاسبه تنشها، بخصوص در مورد پدیده های پیچیده ای مانند گسترش ترک و یا تغییر فاز (به دلیل ناپیوستگی های شدید) تصریح نمود. به علاوه روشهایی که برای باز تولید شبکه (Re-mesh) بهره گیری می شوند تنها درفضای مسایل دو بعدی کاربرد دارند و در مسایل سه بعدی به دلیل اشکال تکنیکی قابل کاربرد نیستند. هنگامی که با تغییر شکل های بزرگ سر و کار داریم دقت قابل توجهی را از دست می دهیم زیرا المان ها اعوجاج پیدا می کنند. دیگر اینکه شبیه سازی مواد شکننده به چند غیر از بسیار مشکل می باشد، المانهای محدود اساسا بر طبق مکانیک محیط های پیوسته می باشد که براساس فرمول بندی مکانیک محیط های پیوسته المان ها نمی توانند بشکنند. که این معمولاً منجر به ارایه غلط مسیر شکست می گردد. وخطای جدی امکان رخ دادن دارد، زیرا طبیعت مسئله غیر خطی بوده و بشدت نتایج وابسته به مسیر می باشد. با در نظر داشتن مسایل فوق محققین همواره به دنبال راهکارهایی بوده اند که بتوانند بر معضلات ناشی از شبکه بندی را بر طرف کنند و بر دقت و سرعت محاسبات بیافزایند.
روشهای عددی بدون شبکه یکی از راهکارهایی می باشد که برای دوری از معضلات مطرح شده در بالا مورد مطالعه قرار گرفته اند. این روشها که مدت زیادی از عمرشان نمی گذرد تا حد زیادی معایب فوق را بر طرف می کند. در روش بدون شبکه دامنه مسئله توسط مجموعه ای از گره هایی که بطور اختیاری (منظم یا نامنظم) پخش می شوند، ارائه می گردد. که این موجب انعطاف پذیری می گردد که هر گره در هرزمان و در هرکجا اضافه یا حذف نمود. برای واکاوی تنش یک دامنه جسم بطور مثال برای نواحی که اغلب تمرکز تنش هست، بدون نگرانی از ارتباط بین گره ها آزادانه نقاطی را به ناحیه تمرکز تنش اضافه نمود.
تعداد صفحه : 125
قیمت : 14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می گردد.

پشتیبانی سایت :        ****       serderehi@gmail.com

دسته‌ها: عمران