دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست

پایان‌نامه دکتری

گرایش مکانیک خاک و پی

عنوان

واکاوی انتشار موج در خاک­های دانه­ای با بهره گیری از روش المان­های مجزا

بهمن 93

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده درج نمی گردد
 
 
تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
چکیده
در این پژوهش از روش المان مجزا برای واکاوی انتشار موج و مطالعه عوامل موثر بر سرعت موج در خاکهای دانه­ای بهره گیری شده می باشد. روش المان­های مجزا به سبب امکان تهیه نمونه­های کاملاً مشابه و مطالعه اثر تغییرات یک پارامتر معین بر روی رفتار نمونه­ها مهم می باشد. همچنین این روش درکی از تغییرات رخ داده در مقیاس میکرو از مصالح دانه­ای بدست می­دهد که با سایر روش­های آزمایشگاهی و عددی قابل حصول نیست. به مقصود مدل­سازی، نمونه­ها از مجموعه متشکل از دیسک­ها با دانه­بندی مشخص برای مطالعات دو بعدی ایجاد شده­اند. از نرم افزار PFC 2D برای انجام شبیه­سازی و آنالیزهای مربوطه بهره گیری شده می باشد.
مطالعات در زمینه انتقال موج فشاری در خاک­های دانه­ای توسط محققین مختلف انجام شده می باشد. آن­ها به مطالعه اندازه تاثیر عوامل مختلف بر سرعت انتشار موج پرداختند. فاکتورهایی مانند: عرض نمونه، نسبت میرایی، شکل ذرات، چیدمان ذرات، فرکانس ارتعاش، قطر و سختی سطح ذرات، فشار یا عمق پارامترهایی هستند که بیشتر مطالعات و شبیه­سازی­های محققین مختلف معطوف به آن­ها بوده می باشد. با وجود تحقیقات قابل توجه انجام شده بر روی انتشار موج و پارامترهای موثر بر آن، هنوز عوامل مختلفی وجود دارند که ممکن می باشد بر انتشار موج در خاک­های دانه­ای تاثیرگذار باشند، که به مطالعه اندازه تاثیر آن­ها بر فرآیند انتشار موج پرداخته نشده می باشد. به همین جهت، در این پژوهش اندازه تاثیر ضریب اصطکاک ذرات، تخلخل مجموعه ذرات، دانسیته ذرات، ضریب غیر یکنواختی اندازه دانه­ها و دانه بندی مجموعه ذرات بر سرعت انتشار موج مطالعه شده می باشد. متغیرهای مورد بهره گیری جهت مطالعه عوامل فوق عبارتند از تغییرات تخلخل نمونه خاک در حین اعمال موج، سرعت ذرات، نمایش زنجیره نیروهای تماسی و همچنین متوسط عدد تماسی هر نمونه خاک و نیروهای نامتعادل کننده می­باشند.
نتایج این مطالعه حاکی از آن می باشد که ارتباط مستقیمی بین تعداد تماس­های مجموعه ذرات و سرعت انتشار موج هست. همچنین خواص مصالح مانند دانسیته ذرات از مهمترین پارامترهای تاثیرگذار بر سرعت موج می­باشند.
واژه‌های کلیدی:
المان مجزا- سرعت موج- تخلخل- اصطکاک- دانه بندی خاک



فهرست
فصل اول مقدمه

مقدمه 1

 

فصل دوم روش المان‏های مجزا

2-1-مقدمه 4
2-2-مایکرومکانیک محیط‏های دانه‏ای 5
2-3-روش المان‏های مجزا 6
2-4-چرخه محاسبات 6
2-5-الگوریتم تعیین نیروهای بین ذره‏ای 7
2-6-اعمال معادله حرکت 11
2-7- شرایط مرزی 13
2-7-1- شرایط فضای تناوبی 13
2-7-2- شرایط مرزی صلب 14
2-7-3- شرایط مرزی هیدرواستاتیکی 14
2-7-4- شرایط مرزی جاذب انرژی 15
2-8-نتیجه گیری 15

فصل سوم مروری بر تحقیقات گذشته

3-1-مقدمه 17
3-2-مدل سازی انتشار موج برشی در خاک دانه­ای 18
3-2-1-انتشار موج برشی در ستون خاک با بستر صلب 21
3-2-2-انتشار موج برشی در ستون خاک با شرایط مرزی جاذب انرژی در بستر 29
3-3-مدل سازی انتشار موج فشاری در خاک دانه­ای با بهره گیری از DEM 34
3-3-1-مطالعه اثر عرض نمونه در انتشار موج 34
3-3-2-مطالعه اثر میرایی ویسکوز در انتشار موج 37
3-3-3-مطالعه اثر شکل ذرات در انتشار موج 38
3-3-4-مطالعه اثر چیدمان ذرات در انتشار موج 39
3-3-5-مطالعه اثر فرکانس در انتشار موج 40
3-3-6-مطالعه اثر قطر ذرات در انتشار موج 44
3-3-7-مطالعه اثر ضریب اصطکاک ذرات در انتشار موج 46
3-3-8-مطالعه اثر فشار در سرعت انتشار موج 48
3-3-9-مطالعه اثر branch vector در انتشار موج 50
3-3-9-1-مدل سازی محیط دانه­ای خشک 51
3-3-9-2-مدل سازی محیط دانه­ای سیمانته شده 55
3-4-نتیجه­گیری 59

 

فصل چهارم مراحل مدلسازی و کالیبراسیون

4-1-مقدمه 61
4-2- تولید ذرات 61
4-3-اعمال شرایط مرزی و اولیه 62
4-4- انتخاب مدل تماسی 63
4-4-1-مولفه­های رفتاری 63
4-4-1-1-سختی 63
4-4-1-2-لغزش 64
4-4-1-3-رفتارهای چسبندگی 64
4-4-2-مدل هرتز 64
4-4-3-نتیجه گیری 65
4-5-اختصاص دادن خواص به مصالح 66
4-6-میرایی 66
4-6-1-میرایی محلی 67
4-6-2-میرایی ویسکوز 67
4-7-مشخص کردن گام زمانی جهت تحلیل و بهره گیری از روش density scaling 68
4-8-شرایط مرزی جاذب انرژی و بارگذاری 69
4-8-1- بارگذاری 72
4-9-صحت سنجی (کالیبراسیون مدل) 73
4-9-1-آزمایشات انجام شده توسط Stephen R.Hostler (2005) 73
4-9-2-نتایج بدست آمده توسط Stephen R.Hostler (2005) 75
4-9-3-نتایج بدست آمده از شبیه سازی 76
4-10-نتیجه گیری 76

 

فصل پنجم مطالعه اثر پارامترهای مختلف بر سرعت موج

5-1-مقدمه 78
5-2-مطالعه چگونگی انتقال موج در مصالح دانه­ای 78
5-3-مطالعه اثر اندازه تخلخل بر سرعت انتشار موج 83
5-3-1-مطالعه تغییرات عدد متوسط تماسی بر سرعت انتشار موج 83
5-3-2-مطالعه تغییرات تخلخل برای نمونه­های مختلف 85
5-3-3-مطالعه تغییرات میانگین نیروهای تماسی برای نمونه­های مختلف 88
5-3-4-مطالعه تغییرات نیروهای نامتعادل کننده در طی اعمال موج 90
5-3-5-مطالعه تغییرات تنش در جهت­های افقی و قائم 91
5-3-6-مطالعه تغییرات سرعت ذرات در طی اعمال موج 93
5-4-مطالعه اثرسختی سطح ذرات بر سرعت انتشار موج 97
5-4-1-مطالعه تغییرات عدد متوسط تماسی بر نمونه­ها 97
5-4-2-مطالعه تغییرات سرعت 100  
5-5-مطالعه اثر دانسیته ذرات بر سرعت انتشار موج 100  
5-6-مطالعه اثر اندازه غیر یکنواختی دانه­ها (PDI) بر سرعت انتشار موج 103  
5-6-1-تعریف ضریب غیر یکنواختی دانه­ها (PDI) 103  
5-7- مطالعه اندازه تاثیر دانه بندی خاک بر سرعت انتشار موج 106  
5-8-نتیجه گیری 113  
       

 

فصل ششم نتیجه­گیری و پیشنهادات

6-1-نتیجه­گیری 114
6-2-پیشنهادات 115

مراجع

مراجع 116




 
 
فهرست اشکال

 

شکل 2-1- یک ذره در تماس با سایر ذرات در تعادل استاتیکی 5
شکل 2-2- مراحل مختلف مدل‌سازی مجموعه ذرات با بهره گیری از روش DEM در یک گام زمانی 7
شکل 2-3 – دو ذره‏‏ی کروی در تماس با هم 8
شکل 2-4- اندرکنش ذره – ذره 9
شکل 2-5- الف) تغییرات نیرو – تغییرمکان برای نیروی مماسی تماس، ب) تغییرات نیرو – تغییرمکان برای نیروی نرمال تماس 10
شکل 2-6- صفحه تماس و نیروی مماسی تماس 10
شکل 2-8 – شرایط مرزی هیدرواستاتیکی و تماس ذره با صفحه مرزی(Ng, 2002) 15
شکل3-1-مجموعه شبیه سازی شده در DEM El Shamy Zamaniو 2011 20
شکل3-2-پروفیل تخلخل اولیه سه نوع خاک مورد بهره گیری در شبیه سازی Zamaniو El Shamy (2011) 20
شکل3-3-تاریخچه زمانی شتاب افقی محاسبه شده در محل­های مشخص شده در مرکز توده خاک و و برای حالت­های a: ، b: ، و c: ،( Zamaniو El Shamy (2011)) 22
شکل3-4-نتایج DEM برای حلقه­های تنش-کرنش برای سه نوع خاک در عمق 4 متری زیر سطح( Zamaniو El Shamy (2011)) 23
شکل3-5-تغییرات مدول برشی در زمان لرزش در عمق 4 متری زیر سطح و و برای حالات a: ، b: ، و c: ،( Zamaniو El Shamy (2011)) 24
شکل3-6-مشخصات دینامیکی خاک محاسبه شده برای سه نمونه در عمق 4 متری زیر سطح a: منحنی مدول برشی کاهش یافته، b: منحنی نسبت میرایی برای حالت ( Zamaniو El Shamy (2011)) 25
شکل3-7-مشخصات دینامیکی خاک محاسبه شده a: منحنی مدول برشی کاهش یافته، b: منحنی نسبت میرایی برای حالت با بهره گیری از نتایج DEM در عمق­های متفاوت( Zamaniو El Shamy (2011)) 26
شکل 3-8-پروفیل­های محاسبه شده، a: مدول­های برشی در کرنش کم، b: سرعت موج برشی برای توده­های خاک متفاوت( Zamaniو El Shamy (2011)) 27
شکل3-9-پروفیل فاکتور دامنه شتاب برای انواع خاک در فرکانس 3 هرتز و دامنه شتاب­های a: 0.01g، b: 0.1g، c: 0.4g( Zamaniو El Shamy (2011)) 27
شکل 3-10-مقایسه نتایج DEM و SHAKE در شتاب ( Zamaniو El Shamy (2011)) 31
شکل 3-11-تاریخچه زمانی شتاب افقی محاسبه شده در محل عمق­های تعیین شده برای حالت ، a: بستر الاستیک و فرکانس 1 هرتز، b: محیط نامحدود و فرکانس 1 هرتز، c: بستر الاستیک و فرکانس 3 هرتز، d: محیط نامحدود و فرکانس 3 هرتز( Zamaniو El Shamy (2011)) 32
شکل 3-12-پروفیل دامنه شتاب برای حالت ، a: و فرکانس 1 هرتز، b: و فرکانس 3 هرتز،( Zamaniو El Shamy (2011)) 33
شکل 3-13-نتایج DEM برای حلقه­های تنش-کرنش سیکلی برای در عمق 4 متری زیر سطح، a: بستر سنگی صلب و فرکانس 1 هرتز، b: بستر الاستیک و فرکانس 1 هرتز، c: محیط نامحدود و فرکانس 1 هرتز، d: بستر سنگی صلب و فرکانس 3 هرتز، e: بستر الاستیک و فرکانس 3 هرتز، f: محیط نامحدود و فرکانس 3 هرتز( Zamaniو El Shamy (2011)) 33
شکل 3-14-شکل هندسی مدل Constantine N. Tomasو همکاران (2009) 34
شکل 3-15-تعریف زمان رسیدن اولین موج( Constantine و همکاران (2009)) 36
شکل 3-16-سرعت موج گروهی P پیش روی فرکانس برای نسبت­های H/B مختلف، ، B/d=25 و ( Constantine N. Tomasو همکاران (2009)) 36
شکل 3-17-سرعت موج گروهی P پیش روی برای نسبت­های H/B مختلف، ، B/d=25 و ( Constantine N. Tomasو همکاران (2009)) 37
شکل 3-18-سرعت موج گروهی P پیش روی برای نسبت­های میرایی ویسکوز متفاوت، B/d=25، H/B=2 و ( Constantine N. Tomasو همکاران (2009)) 37
شکل 3-19-میرایی موج با عرض­های متفاوت (Williams و همکاران (2008)) 38
شکل 3-20-محدوده تماس، کانتورهای تنش برشی در شکل­های متفاوت(Williams و همکاران (2008)) 39
شکل 3-21-چیدمان­ها و نیروهای تماسی متفاوت(Williams و همکاران (2008)) 40
شکل 3-22-سیگنال­های به وجود آمده در نتیجه حرکت دیواره چپی سلول شبیه سازی نشان داده شده می باشد. سیگنال ورودی، فشار در دیواره چپی با خط پر و فشار در دیوار راستی با خط چین نشان داده شده می باشد. منحنی­های بالا از اندازه­گیری­های انجام شده در 20 ذره بالای بستر بدست آمده و منحنی­های پایین از اندازه­گیری­های انجام شده در 50 ذره بالای بستر بدست آمده می باشد. (Stephen R. Hostler (2005)) 41
شکل 3-23-فاصله فازی بین فشار خروجی (دیوار راستی) و تغییر مکان دیوار چپی. (Stephen R. Hostler (2005)) 42
شکل 3-24-سرعت فازی محاسبه شده از فاصله فازی. (Stephen R. Hostler (2005)) 43
شکل 3-25-دامنه فشار ثبت شده در دیواره چپی سلول شبیه سازی. هر نقطه میانگین 5 شبیه سازی مستقل می باشد. (Stephen R. Hostler (2005)) 44
شکل 3-26-سرعت موج گروهی P پیش روی فرکانس برای قطرهای مختلف ذرات، ، H/B=2 و ( Constantine N. Tomasو همکاران (2009)) 45
شکل 3-27-سرعت موج گروهی P پیش روی برای قطرهای مختف ذرات، ، H/B=2 و ( Constantine N. Tomasو همکاران (2009)) 45
شکل 3-28-سرعت موج اندازه گیری شده توسط Hostler (2005) برای قطرهای مختلف 46
شکل 3-29-زنجیره تک بعدی از ذرات بیضوی (Shukla (1993)) 47
شکل 3-30-نتایج بدست آمده از واکاوی اثر سختی سطح ذرات در سرعت نشر موج (Shukla (1993)) 47
شکل 3-31-بافت معمول در مصالح دانه­ای (Martin H. Sadd و همکاران 1999) 51
شکل 3-32-قانون تماسی هیستریک غیر خطی 52
شکل 3-33-مجموعه شدیداً غیر ایزوتروپیک، 882 ذره، نسبت تخلخل 0.43 و عدد تماس برابر با 2.87(Martin H. Sadd و همکاران 1999) 53
شکل 3-34-مجموعه غیر ایزوتروپیک ضعیف، 1042 ذره، نسبت تخلخل 0.25 و عدد تماس برابر با 4.17 (Martin H. Sadd و همکاران 1999) 55
   
شکل 3-35-طرح شماتیک مدل چسبندگی تماسی(Martin H. Sadd و همکاران 1999) 56
شکل 3-36-مدل تصادفی ایجاد شده برای ذرات سیمانته شده(Martin H. Sadd و همکاران 1999) 57
شکل 3-37-پراکندگی بافت سیمانته شده برای مدل­های قائم و افقی(Martin H. Sadd و همکاران 1999) 58
شکل4-1-نمایی از مجموعه ذرات 62
شکل4-2- چگونگی برقراری ارتباط بین ذره- ذره یا ذره- مرز 63
شکل 4-3-رفتار نیرو-تغییر مکان برای تماسی که در یک نقطه اتفاق می­افتد 64
شکل4-4-نمایش سرعت ذرات در زمان اعمال موج در شرایط ثابت تکیه گاهی 71
شکل4-5-نمایش سرعت ذرات در زمان اعمال موج در شرایط جاذب انرژی 71
شکل4-6-چگونگی اعمال بارگذاری به مجموعه ذرات 73
شکل 4-7- نمایی شماتیک از دستگاه جهت آزمایش انتشار موج 74
شکل 4-8– فاصله فازی بین سیگنال­ها در دو مبدل به فاصله 40 میلی­متر در برابر فرکانس برای دو شتاب (خط ممتد) و (خط چین) نشان داده شده می باشد. 75
شکل 4-9–فاصله فازی پیش روی فرکانس ارتعاش موج 76
شکل5-1-نمایش زنجیره نیروها در محیط­های دانه­ای 79
شکل 5-2- نمایش شبکه زنجیره نیروهای تماسی بین ذرات در مدل سازی انجام شده در کار حاضر 80
شکل 5-3-الف) نمایش نیروهای تماسی در 150 امین گام بارگذاری 81
شکل 5-3-ب) نمایش نیروهای تماسی در 300 امین گام بارگذاری 81
شکل 5-3-ج) نمایش نیروهای تماسی در 450 امین گام بارگذاری 82
شکل 5-3-د) نمایش نیروهای تماسی در 600 امین گام بارگذاری 82
شکل5-4-نمایش زنجیره­های نیروهای تماسی (Contact Force Chains) برای تخلخل 0.15 و CN=3.7 83
شکل5-5-نمایش زنجیره­های نیروهای تماسی (Contact Force Chains) برای تخلخل 0.18 و CN=3. 5 84
شکل5-6-نمایش زنجیره­های نیروهای تماسی (Contact Force Chains) برای تخلخل 0.2 و CN=3.2 84
شکل5-7-نمایش زنجیره­های نیروهای تماسی (Contact Force Chains) برای تخلخل 0.23 و CN=3.04 85
شکل5-8-نمایش تغییرات تخلخل با زمان برای نمونه با تخلخل 0.15 (محور افقی زمان و محور قائم تخلخل می­باشد) 86
شکل5-9-نمایش تغییرات تخلخل با زمان برای نمونه با تخلخل 0.18 (محور افقی زمان و محور قائم تخلخل می­باشد) 86
شکل5-10-نمایش تغییرات تخلخل با زمان برای نمونه با تخلخل 0.2 (محور افقی زمان و محور قائم تخلخل می­باشد) 87
شکل5-11-نمایش تغییرات تخلخل با زمان برای نمونه با تخلخل 0.23 (محور افقی زمان و محور قائم تخلخل می­باشد) 87
شکل5-12-نمایش تغییرات میانگین نیروهای تماسی با زمان برای نمونه با تخلخل 0.15 (محور افقی زمان و محور قائم میانگین نیروهای تماسی می­باشد) 88
شکل5-13-نمایش تغییرات میانگین نیروهای تماسی با زمان برای نمونه با تخلخل 0.18 (محور افقی زمان و محور قائم میانگین نیروهای تماسی می­باشد) 89
شکل5-14-نمایش تغییرات میانگین نیروهای تماسی با زمان برای نمونه با تخلخل 0.2 (محور افقی زمان و محور قائم میانگین نیروهای تماسی می­باشد)
 
89
شکل5-15-نمایش تغییرات میانگین نیروهای تماسی با زمان برای نمونه با تخلخل 0.23 (محور افقی زمان و محور قائم میانگین نیروهای تماسی می­باشد) 90
شکل5-16-نمایش تغییرات نیروهای نامتعادل کننده (unbalanced force) با زمان (محور افقی زمان و محور قائم میانگین نیروهای تماسی می­باشد) 91
شکل5-17-نمایش تغییرات تنش در جهت افقی با زمان (محور افقی زمان و محور عمودی تنش در جهت افقی می­باشد) 92
شکل5-18-نمایش تغییرات تنش در جهت قائم با زمان (محور افقی زمان و محور عمودی تنش در جهت قائم می­باشد) 92
شکل5-19-نمایش تغییرات سرعت ذرات در مدت زمان اعمال بارگذاری 94
شکل5-20-نمایش انتقال موج فشاری به ذره (به فاصله 10 سانتی­متر از کف نمونه) در نمونه با تخلخل 0.15 (مجور افقی زمان و محور قائم سرعت ذره می­باشد) 95
شکل5-21- نمایش انتقال موج فشاری به ذره (به فاصله 10 سانتی­متر از کف نمونه) در نمونه با تخلخل 0.18 (مجور افقی زمان و محور قائم سرعت ذره می­باشد) 95
شکل5-22- نمایش انتقال موج فشاری به ذره (به فاصله 10 سانتی­متر از کف نمونه) در نمونه با تخلخل 0.2 (محور افقی زمان و محور قائم سرعت ذره می­باشد) 96
شکل5-23- نمایش انتقال موج فشاری به ذره (به فاصله 10 سانتی­متر از کف نمونه) در نمونه با تخلخل 0.23 (مجور افقی زمان و محور قائم سرعت ذره می­باشد) 96
شکل5-24-نمایش تغییرات سرعت با تخلخل 97
شکل5-25-نمایش تغییرات تخلخل با زمان برای نمونه با ضریب اصطکاک 0.1 (محور افقی زمان و محور قائم تخلخل می­باشد) 98
شکل5-26-نمایش تغییرات تخلخل با زمان برای نمونه با ضریب اصطکاک 0.3 (محور افقی زمان و محور قائم تخلخل می­باشد) 98
شکل5-27-نمایش تغییرات تخلخل با زمان برای نمونه با ضریب اصطکاک 0.5 (محور افقی زمان و محور قائم تخلخل می­باشد) 99
شکل5-28-نمایش تغییرات تخلخل با زمان برای نمونه با ضریب اصطکاک 0.7 (محور افقی زمان و محور قائم تخلخل می­باشد) 99
شکل5-29-نمایش تغییرات سرعت با ضریب اصطکاک 100
شکل5-30-نمایش زنجیره­های نیروهای تماسی (Contact Force Chains) برای و عدد متوسط تماسی برابر با CN=3.5 101
شکل5-31-نمایش زنجیره­های نیروهای تماسی (Contact Force Chains) برای و عدد متوسط تماسی برابر با CN=3.5 101
شکل5-32-نمایش زنجیره­های نیروهای تماسی (Contact Force Chains) برای و عدد متوسط تماسی برابر با CN=3.5 102
شکل5-33-نمایش زنجیره­های نیروهای تماسی (Contact Force Chains) برای و عدد متوسط تماسی برابر با CN=3.5 102
شکل5-34-نمایش تغییرات سرعت با دانسیته 103
شکل5-35- نمونه ای از monodisperse یا یکنواخت 104
شکل5-36- نمونه ای از polydisperse یاغیریکنواخت 104
شکل5-37-نمایش تغییرات سرعت با PDI 106
شکل5-38-منحنی دانه بندی خاک A، Cc=0.92 و Cu=2.0 107
شکل5-39-منحنی دانه بندی خاک B، Cc=0.88 و Cu=12.6 107
شکل5-40-منحنی دانه بندی خاک C، Cc=1.6 و Cu=6.1 108
شکل5-41-نمایش زنجیره­های نیروهای تماسی (Contact Force Chains) برای خاک C و عدد متوسط تماسی برابر با CN=3.7 109
شکل5-42-نمایش زنجیره­های نیروهای تماسی (Contact Force Chains) برای خاک A و عدد متوسط تماسی برابر با CN=3.4 109
شکل5-43-نمایش زنجیره­های نیروهای تماسی (Contact Force Chains) برای خاک B و عدد متوسط تماسی برابر با CN=3.2 110
شکل5-44-نمایش تغییرات تخلخل با زمان برای نمونه A (محور افقی زمان و محور قائم تخلخل می­باشد) 111
شکل5-45-نمایش تغییرات تخلخل با زمان برای نمونه B (محور افقی زمان و محور قائم تخلخل می­باشد) 111
شکل5-46-نمایش تغییرات تخلخل با زمان برای نمونه C (محور افقی زمان و محور قائم تخلخل می­باشد) 112
شکل5-47- نمایش تغییرات سرعت موج در خاک های A,B,C 113
این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   دانلود پایان نامه ارشد : تعیین شرابط آبشستگی موضعی اطراف سری آبشکن های L شکل

 
 
فهرست جداول

جدول3-1-فاکتورهای دامنه محاسبه شده برای شبیه سازی DEM و روش تحلیلی( Zamaniو El Shamy (2011)) 28
جدول3-2-دامنه شتاب نسبت به حرکات خروجی محاسبه شده از شبیه سازی DEM و روش تحلیلی( Zamaniو El Shamy (2011)) 32
جدول 3-3-پارامترهای موج برای انتشار از طریق زنجیره ذرات (Williams و همکاران (2008)) 38
جدول 3-4-سرعت­های موج بدست آمده توسط محققین مختلف در مصالح دانه­ای 49
جدول3-5-نتایج شبیه سازی توسط DEM(Martin H. Sadd و همکاران 1999) 58
جدول4-1-پارامترهای شبیه سازی 66
جدول 4-2-مشخصات ماده مورد آزمایش 74

 
 
 
 

 

 
 
 

 

 

فصل اول

مقدمه

 
 
 
 
مصالح دانه‏ای از ذراتی مجزا تشکیل شده‏اند که رفتار ماکروسکوپی پیچیده‏ای در برابر بارهای خارجی از خود نشان می‏دهند. خاک‏ها نیز مصالحی متشکل از ذرات با اندازه‏های مختلف می‌باشند و رفتار آنها‏ به وسیله نیروهای بین این ذرات تعیین می‏گردد. با این تفاصیل، این ویژگی آنها معمولاً در مدل‏سازی‌ها مورد توجه قرار نمی‏گیرد. نیروهای بین ذرات خاک شامل نیروهای ناشی از شرایط مرزی، نیروهای بین ذره‏ای (نیروهای تماسی) می‏باشند که تعادل نسبی بین این نیروها سبب عیان شدن جنبه‌های مختلف رفتار خاک می‏گردد.
پدیده انتشار موج تأثیر اساسی در مسائل مختلف دینامیکی مانند اندرکنش لرزه­ای خاک و سازه، روانگرایی و ارتعاش پی بازی می­کند. درک اثرات محلی ساختگاه بر حرکات قوی زمین و ارزیابی پاسخ و تغییر شکل زمین پیش روی حرکات قوی برای سازه­ها و تاسیسات حیاتی از اهمیت زیادی برخوردار می باشد. مطالعه انتشار موج در مصالح دانه­ای کاربردهای مهم صنعتی هم دارد. مصالح دانه­ای برای جذب موج­های ضربه­ای در مدت انتقال تجهیزات سنگین و برای ایزوله کردن تجهیزات حساس از لرزش­های زمین بهره گیری می­شوند. آن­ها همچنین در ساخت مولفه­های سرامیک که نیاز به متراکم سازی دینامیکی پودرهای سرامیک می باشد، کاربرد دارند. در تمامی این کاربردها نیاز می باشد تا سرعت موج و ماهیت انتشار آن در مصالح دانه­ای، مطالعه گردد.
تحقیقات در زمینه انتقال موج فشاری در خاک­های دانه­ای توسط محققین مختلف انجام شده می باشد. آن­ها به مطالعه اندازه تاثیر عوامل مختلف بر سرعت انتشار موج پرداختند. فاکتورهایی مانند: عرض نمونه، نسبت میرایی، شکل ذرات، چیدمان ذرات، فرکانس ارتعاش، قطر و سختی سطح ذرات، فشار یا عمق پارامترهایی هستند که بیشتر مطالعات و شبیه­سازی­های محققین مختلف معطوف به آن­ها بوده می باشد. با وجود تحقیقات قابل توجه انجام شده بر روی انتشار موج هنوز پارامترهایی وجود دارند که ممکن می باشد بر انتشار موج در خاک­های دانه­ای تاثیرگذار باشند و اندازه تاثیر آن­ها بر فرآیند انتشار موج مطالعه نشده می باشد.
هدف اصلی از این پژوهش بهره­گیری از یک تکنیک عددی (DEM) جهت ساده سازی و شیبه سازی پدیده پیچیده انتشارامواج درخاک می باشد. از آنجاکه هنوز عوامل موثر در انتشار موج وجود دارند که تا کنون یا مورد مطالعه قرار نگرفته­اند و یا به گونه جامع و مفصل مورد توجه واقع نشده­اند، این انگیزه را ایجاد نمود تا بتوان با ادامه دادن پژوهش در این زمینه به مطالعه بعضی از این عوامل و اندازه تاثیرگذاری آن­ها پرداخت. تا بتوانیم پدیده انتشار موج دریک خاک واقعی را مدل نموده و بدون نیاز به انجام آزمایشات پرهزینه و زمان بر ژئوفیزیکی درمحل و یا درآزمایشگاه بتوان سرعت انتشار امواج را با دقت کافی محاسبه نمود. با مطالعه­های انجام شده و پیشنهاداتی که محققین مختلف در مطالعات خود ارائه داده­اند، در مطالعه حاضر به مطالعه اثر پارامترهایی مانند: ضریب غیر یکنواختی اندازه دانه­ها (PDI)، دانه بندی خاک، ضریب اصطکاک، تخلخل، دانسیته بر سرعت موج پرداخته شده می باشد. از روش المان­های مجزا به صورت دو بعدی جهت واکاوی ها بهره گیری شده می باشد. خاطر نشان می گردد که مدل­سازی ها با بهره گیری از نرم افزار PFC2D صورت پذیرفته می باشد.
مطالب این پایان‏نامه در 6 فصل ارائه شده می باشد. فصل اول، مقدمه بوده و به معرفی مطالعه و ویژگی‏های آن پرداخته می باشد. فصل دوم به مرور فرمولاسیون روش المان‏های مجزا و مقدماتی از میکرومکانیک محیط‏های دانه‏ای می‏پردازد. در فصل سوم، تحقیقات انجام شده به روش المان‏های مجزا بر انتشار موج برشی و فشاری در مصالح دانه‏ای مورد مطالعه قرار گرفته و زمینه‏هایی که نیاز به تحقیقات بیشتر دارد، معرفی شده می باشد. در فصل چهارم، به مطالعه مراحل و چگونگی مدلسازی پرداخته شده می باشد. در ضمن در همین فصل صحت سنجی مدل سازی انجام شده نیز مورد مطالعه قرار گرفته می باشد. در فصل پنجم به مطالعه پارامترهای موثر بر سرعت انتشار موج پرداخته شده می باشد. علل و اندازه تاثیر این پارامترها بر سرعت انتشار موج مطالعه و نتایج آن در انتهایی هر بخش به صورت نموداری ارائه شده می باشد. در نهایت، اهم نتایج حاصل از این پژوهش در فصل ششم ارائه و جمع‏بندی گردیده می باشد.


 
***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 و با فرمت ورد موجود می باشد***

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

زیرا فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به گونه نمونه)

اما در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

 با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود می باشد

تعداد صفحه :144

قیمت : 14700 تومان

***

—-

دسته‌ها: عمران