مهندسی عمران شریف
سال:1386 | دوره:22 | شماره:37 (ویژه مهندسی عمران و مکانیک) |تعداد مقالات:14

ساختمان های آجری غیر مسلح از متداول ترین و قدیمی ترین نوع ساختمان در ایران هستند. در این سازه ها از دیوار به عنوان اعضای باربر ثقلی و جانبی زلزله استفاده می شود. از آنجا که در ساخت این دیوارها از مصالح شکننده استفاده می شود، ماهیت این ساختمان ها غیر شکل پذیر است و هنگامی که نیروی وارده از حد مقاومت عضو بیشتر شود آن عضو از باربری خارج می شود. این رفتار کلیه دیوارهای مصالح بنایی را تحت اثر بار جانبی قرار گیرند شامل می شود. با وقوع یک زلزله آسیب های زیادی به انواع سازه ها وارد می شود. این آسیب ها را می توان به دو گروه تقسیم کرد 1. اعضا با تغییر شکل ماندگار، 2. اعضا ترک خورده. برای کاربرد مجدد قسمت های آسیب دیده، بازسازی اصولی ترین روش است. می توان اعضای ترک خورده را با روش های متفاوتی ترمیم کرد تا مقاومت از دست رفته خود را به دست آورند. این موضوع از دو جنبه حایز اهمیت است: اولا تعداد اعضای ترک خورده بعد از زمین لرزه بسیار زیادند، لذا تخریب و بازسازی آنها نیاز به صرف هزینه و زمان بسیار دارد، ثانیا به علت از دست رفتن مقاومت جانبی ناشی از ترک خوردگی المان های باربر، سازه در مقابل زمین لرزه آتی بسیار آسیب پذیر خواهد شد. در این تحقیق طرحی برای ترمیم یک طرفه دیوارهای مصالح بنایی آسیب دیده ارایه شده و رفتار آزمایشگاهی دیوار سالم و دیوار صدمه دیده مرمت شده، با مقیاس 0.5 تحت بارگذاری چرخه یی بررسی می شود. نتایج نشان می دهند که این طرح باعث بازگشت درصد عمده یی از مشخصات از دست رفته دیوار آسیب دیده شده است.

روش تبادل جرم یکی از روش های متداول تخمین تبخیر از سطح آزاد آب است که در این تحقیق شکل دالتونی آن مورد توجه قرار گرفت. با استفاده از بیلان حجمی معلوم مخزن چاه نیمه واقع در محدوده سیستان، به واسنجی و برآورد ضریب معادله دالتون به صورت تجربی برای مخزن مزبور اقدام شد. مراحل توسعه مدل آماری، صحت یابی و تحلیل حساسیت با آزمون های متداول به انجام رسید. نتایج نشان داد که تغییر ±10 درصد در مقدار این ضریب، کم تر از ±10 درصد تغییر در حجم ذخیره مخزن به وجود آورده است. ضریب دالتونی در سال هایی که هامون ها فاقد آب اند از آستانه سرعت باد چهار متر بر ثانیه و بیشتر مستقل از سرعت باد بوده و در سرعت های کم تر تابعی غیر خطی از این کمیت جوی است. در حالی که این آستانه برای سال هایی که هامون ها آب دارند، معادل شش متر به ثانیه برآورد شد.

در سال های اخیر روش های عددی، از جمله روش اجزای محدود، در تحلیل مساله ی ترک کاربرد روز افزون و چشم گیری یافته است. روش های سنتی اجزای محدود، که مبتنی بر به کارگیری توابع شکل پیوسته برای مدل سازی میدان جابه جایی اند، با دو مشکل « نیاز به تغییر هندسه شبکه بندی در هنگام گسترش ترک » و « وابستگی نتایج تجزیه و تحلیل به هندسه شبکه بندی » مواجه اند. روش های نوین اجزای محدود، از جمله روش اجزای محدود بسط یافته، امکان مدل سازی ترک در داخل اجزا را مهیا می کند و بدین ترتیب نیازی به تغییر شبکه بندی در فرایند گسترش ترک نیست. در این نوشتار از ترکیب روش اجزای محدود بسط یافته و روش کنترل طول ترک برای حل مساله گسترش ترک چسبنده در مواد نیمه ترد استفاده شده است. نتایج حاصل با نتایج دیگر روش ها مقایسه شده و همخوانی مناسب و قابل قبولی مشاهده شد.

در این نوشتار به بررسی اندرکنش ترک ها در محیط بی نهایت دو بعدی در حالت الاستودینامیک و شرایط کرنش مسطح تحت اثر امواج طولی می پردازد. نتایج به صورت ضرایب شدت تنش و در فرم های مختلف قرار گیری ترک ها نسبت به یکدیگر، بیان شده اند. نتایج حاصل حاکی از تاثیر گذاری تفرق و انعکاس امواج، هر دو، در اندرکنش ترک ها است. همچنین شکل قرار گیری ترک ها نسبت به یکدیگر مشخص می سازد که کدام یک از این ترک ها دارای اهمیت بیشتری هستند.

« تحلیل معکوس » یکی از روش های تحلیل نوین در علوم فنی و مهندسی است که در رشته مکانیک، به ویژه در حوزه حرارت و سیالات، قابلیت های شایانی داشته است. در تحقیقاتی که در دست انجام است سعی شده تا با استفاده از این روش عمق بستر مواد یا مقدار مواد مذاب در مقطعی دلخواه از کوره دوار تعیین شود. کوره دوار یکی از سیستم های حرارتی بسیار مهم است که در صنایع کلیدی و اقتصادی نقش مهمی ایفا می کند. در این نوشتار نتایج تحقیق در خصوص امکان تعیین عمق بستر مواد در کوره دوار و چگونگی اندازه گیری دمای روی بدنه کوره به لحاظ کمی و کیفی مورد مطالعه قرار گرفته است. الگوریتم کل تحلیل مساله از دو زیر الگوریتم « تحلیل مستقیم » و « تحلیل معکوس » تشکیل شده است. در الگوریتم « تحلیل مستقیم » کمیت های فیزیکی مورد نیاز، نظیر توزیع دمای متناظر با توزیع دمای تجربی روی بدنه کوره، محاسبه، و سپس مربع اختلافات بین مقادیر محاسباتی و تجربی به صورت یک تابع اصلی تدوین می شود. در « تحلیل معکوس » تابع اصلی با استفاده از الگوریتم های بهینه ساز کمینه شده و بر این اساس، مجهول مساله ( عمق بستر مواد ) تعیین می شود. نتایج به دست آمده موید امکان تعیین عمق بستر مواد در کوره دوار، در هر مقطع دلخواه از آن، است.

به منظور بررسی رفتار آئرودینامیکی مقطع پره توربین های باد، آزمایش های مختلفی بر روی یکی از مقاطع به کار رفته در پره توربین برق بادی 660 کیلوواتی در رینولدزهای مختلف انجام شده است. اثرات زبری بر توزیع فشار، ضرایب و پارامترهای آئرودینامیکی مقطع در سه عدد رینولدز به دست آمده است. نتایج به دست آمده حاکی از اثرات نامطلوب زبری بر کارایی آئرودینامیکی مقطع، شامل کاهش ضریب برآ و افزایش پسا در کلیه اعداد رینولدز مورد آزمایش است. زبری باعث از بین رفتن نقطه گذار در زوایای حمله پایین و افت شدید مقدار ضریب فشار در سطح بالایی، و نیز افزایش ناحیه جدا شده جریان در زوایای حمله بالا شده است. افزایش عدد رینولدز موجب افزایش کارایی آئرودینامیکی ایرفویل شده، اما برخلاف انتظار تاثیری بر کاهش اثرات نامطلوب زبری نداشته است. نتایج به دست آمده به طور غیر مستقیم موید تشکیل حباب روی سطح بالای ایرفویل در رینولدزهای پایین است. به منظور اعتبار سنجی کدهای مهندسی Eppler , Xfoil نتایج آزمایش ها با پیش بینی این کدها و نرم افزار Fluent مقایسه شده است.

در آینده استفاده از ربات های کاوشگر در سطوح ناهموار برای انجام کارهای سخت و بدون نیاز به نظارت انسان کاربردهای بسیار وسیعی خواهد داشت. بسیاری از الگوریتم های فعلی کنترل و طراحی مسیر، مشخصات ربات و محیط را در نظر نمی گیرند و لذا کارایی آنها در سطوح ناصاف محدود خواهد بود. بنابراین ناپایداری و حتی واژگونی این وسایل در چنین شرایطی دور از انتظار نیست. در این تحقیق بازیابی حرکت از حالت « واژگونی از بغل » یک بازوی مکانیکی ماهر با استفاده از اهرم بندی و سیستم بینایی ارایه شده است. برای کنترل عملیات بازیابی و رسیدن به یک حالت بهینه، الگوریتم ژنتیک و یک مدل شبه استاتیکی به کار گرفته شده است. معیار به کار گرفته شده برای بهینه سازی، توان مصرفی کاراندازهای بازوی مکانیکی است. طراحی مسیر حرکت مجری نهایی بر روی سطح در تعیین این معیار حایز اهمیت است. بدین منظور برای تخمین منحنی سطح ناهموار از یک سیستم برجسته سازی دو چشمی، روشی مشابه بینایی انسان و علم پردازش تصویر، استفاده می شود. در پایان نتایج حاصل از شبیه سازی، کارایی الگوریتم های به کار گرفته شده را نشان می دهند.

فرایند شکل دهی هیدرولیکی یکی از فرایندهای شکل دهی فلزات است که در ابتدا برای ساخت قطعات توخالی تحت فشار سیال به کار گرفته می شد. پارامتر اساسی در این فرایند کنترل فشار سیال است. این نوشتار به تخمین فشار در فرایند شکل دهی هیدورلیکی یک جفت ورق فلزی می پردازد. پس از به دست آوردن میدان سرعت سازگار سینماتیکی، با کمک روش تحلیل کران بالا، معادله فشار به دست می آید. اثرات پارامترهای کار سختی، اصطکاک، ابعاد قطعه خام و همچنین شرایط اتساع در داخل حفره قالب در نظر گرفته شده اند. معادله تخمین فشار به دست آمده برای هر نوع هندسه یی به شرط آنکه بتوان هندسه لحظه ای ورق در منطقه حفره قالب را به صورت تحلیلی بیان کرد، کاربرد دارند. به منظور ارزیابی روابط به دست آمده، این معادلات برای تخمین فشار در مورد یک قطعه نیم کروی به کار گرفته شده اند. نتایج به دست آمده از این کار با نتایج تجربی موجود مقایسه شده است.

در این نوشتار اثر سرعت بلند کردن وزنه، بدون خم کردن زانو، بر مقدار گشتاورها و نیروهای ایجاد شده در مفاصل بدن بررسی شده است. برای به دست آوردن نیروها و گشتاورها نیز یک مدل دو بعدی 8 قطعه ای از بدن به روش دینامیک معکوس مورد تحلیل قرار گرفته است. داده های نیرو توسط صفحه نیرو، و سینماتیک مفاصل و اعضا به روش تصویربرداری اندازه گیری شدند. نتایج نشان می دهد که افزایش سرعت بلند کردن وزنه سبب افزایش ناگهانی نیرو گشتاور، به ویژه در لحظه جدا شدن وزنه از زمین، در مفاصل زانو و ران می شود.

موتورهای راکت سوخت مایع گاهی با پدیده ناپایداری احتراق و نوسانات شدید فشار محفظه، همراه با نوسانات شعله خروجی نازل، کنده شدن انژکتورها، و در نهایت انهدام موتور روبرو می شوند که ناگهان در حین کار رخ می دهد. پدیده ناپایداری احتراق فرکانس بالا در نتیجه تاثیر متقابل بین فرآیند احتراق و آکوستیک محفظه احتراق به وجود می آید. برای بررسی این پدیده، به دست آوردن مشخصات آکوستیکی محفظه احتراق ضروری است. در این نوشتار، روش تعیین تجربی مشخصات آکوستیکی درون یک محفظه احتراق ارایه شده است. ابتدا یک آزمایشگاه صوتی مجهز به یک اتاق آکوستیکی، و تجهیزات تولید و ثبت صوت با قابلیت حرکت در فضای سه بعدی درون محفظه احتراق طراحی و ساخته شده است. پس از بررسی توان سطوح اتاق در جذب صوت و تایید عملکرد تجهیزات تولید و ثبت صوت ، مشخصات آکوستیکی چندین محفظه استوانه یی با ابعاد و شرایط مرزی مختلف تعیین و با نتایج تحلیلی مقایسه شده است. نتایج حاصل نشان می دهند که روش های تجربی ارایه شده امکان شناسایی و توجیه پدیده های آکوستیکی درون محفظه های سه بعدی و تاثیر تغییرات هندسی و شرایط مرزی مختلف را فراهم کرده است. ضمن شناسایی پدیده دگرگونی شکل امواج ایستای آکوستیکی در محفظه های با تفارن محوری، در شرایط نزدیک بودن اندازه قطر محفظه به طول آن، روابط پارامتریک برای پیش بینی این پدیده ارایه شده است. بر اساس نتایج به دست آمده، نسبت طول موج متناسب با فرکانس آستانه شروع دگرگونی موج ایستای محوری به قطر لوله، (ld / D)، برابر 1.7 است. مشخصات مدهای آکوستیکی محوری درون یک محفظه احتراق، شامل قسمت همگرای نازل، به روش تجربی اندازه گیری و با معادلات نظری پیشنهاد شده، مقایسه شده است.

طرح های توسعه منابع آب از طرفی وابسته به رفتار طبیعت اند و از طرف دیگر متاثر از سیستم های اقتصادی – اجتماعی اند. با توجه به کمبود منابع آب، رشد سریع تقاضا و نیز توزیع ناهمگون منابع آبی در ایران، تامین آب لازم برای تقاضاهای مختلف نیازمند اجرای طرح های انتقال بین حوضه یی آب است. بنابراین استفاده از مدل های تصمیم گیری چند معیاره در ارزیابی طرح های انتقال آب امری ضروری است. روش های تصمیم گیری چند شاخصه متداول، قابلیت مدل کردن مستقیم و دقیق درجه خوش بینی (ریسک پذیری / ریسک گریزی) تصمیم گیر را ندارند. در واقع مساله اصلی به نحوه ترکیب و تجمیع عملکردهای هر گزینه از دید معیارها بر می گردد. این مساله باعث توجه بیشتر به ساخت عملگرهای تجمیع مناسب شده است. عملگر میانگین وزنی مرتب  (OWA)از قابلیت رفع ایراد یاد شده برخوردار است. در واقع خصوصیت ویژه آن مدل کردن بهتر خصوصیات ذهنی تصمیم گیر است. در این نوشتار بعد از بررسی خصوصیات این عملگر، به قابلیت آن در مقایسه با سایر روش های تصمیم گیری چند معیاره اشاره شده است. به همین منظور، بعد از ساخت یک مدل بهینه سازی غیر خطی، وزن رتبه های این عملگر استخراج شده و با به کار بستن آنها در ویرایش توسعه یافته OWA نسبت به اولویت بندی چهار طرح انتقال به حوضه آبریز زاینده رود اقدام شده است. علاوه بر این، در این مطالعه به عنوان یک نوآوری، با ساخت مدل تحلیل حساسیت برای عملگر تجمیع میانگین وزنی مرتب استقرایی میزان وابستگی هر یک از طرح ها به نظر تصمیم گیر از نظر درجه خوش بینی تعیین شد.

در حال حاضر برای تخمین تابع شار گرمایی وارده به یک سطح، با استفاده از دماهای اندازه گیری شده، از روش هایی با نام کلی «هدایت معکوس» استفاده می شود، که معمولا نسبت به روش مستقیم محاسبه دما با داشتن شار پایداری کم تری دارند و زمان بر هستند. در این نوشتار سعی بر آن است تا با ساختن یک شبکه عصبی مصنوعی و یاددهی نتایج آزمایش یا محاسبات مستقیم به آن، شبکه عصبی چنان آموزش ببیند که مانند روش های معمول هدایت معکوس بتواند با داشتن دما در چند زمان متوالی، تابع شار را تخمین بزند. نتایج به دست آمده، به خصوص با دورتر شدن حساسه دما از سطح فعال، به لحاظ سرعت و دقت محاسبات کاملا قابل توجه است.