مهندسی عمران شریف
سال:1387 | دوره:24 | شماره:44 (ویژه مهندسی عمران و مکانیک) |تعداد مقالات:16

در این نوشتار روشی برای محاسبه مسیر دوشاخگی در سازه های فضاکار گنبدی با آثار غیر خطی مادی و هندسی ارایه شده است. این روش در یک برنامه غیرخطی مادی و هندسی تحلیل سازه های فضاکار پایه ریزی شده است. در روش ارایه شده برای تحلیل مسیر پس کمانش، احتیاجی نیست که سازه با نقص هندسی به برنامه معرفی شود. سازه بدون نقص توسط برنامه دریافت، و در مرحله نخست مسیر بنیادی منحنی بار- تغییر مکان سازه به دست می آید و همچنین عبور از نقطه دوشاخه به کاربر اطلاع داده می شود. در مرحله دوم، با استفاده از شیوه تشریح شده سازه بدون نقص هندسی به پایین ترین مسیر کمانش هدایت می شود.

ارزانی سوخت و کاهش ارزش واقعی آن در سالیان گذشته و افزایش مالکیت وسیله نقلیه شخصی در این سال ها موجب شده تا سفر با وسایل شخصی در مقایسه با سایر وسایل نقلیه از جاذبه بیشتری برخوردار شود. این امر به نوبه خود موجب افزایش آلودگی هوا، شلوغی شبکه و مشکلات عدیده دیگری در شهرهای بزرگ شده است. از آنجا که تغییر قیمت بنزین بر رفتار مسافران در انتخاب وسیله سفر شهری موثر است. تقاضای حمل و نقل را دچار تغییر کرده، در درازمدت بر امکانات و زیرساخت های مورد نیاز بخش حمل و نقل اثر خواهد گذاشت. در این پژوهش سعی بر آن است تا ضمن بررسی میزان «تمایل به پرداخت» افراد برای بهای بنزین، تاثیر این افزایش قیمت بر تابع تقاضای حمل و نقل محاسبه و ارزیابی شود. در این راه از اطلاعات رجحان بیان شده استفاده شده و آمارگیری از شهروندان تهرانی با استفاده از روش پستی انجام و از طریق سوالات مناسب، «تمایل به پرداخت» شهروندان اندازه گیری شده است. بر اساس اطلاعات جمع آوری شده، مدل های انتخاب یک مرحله یی رتبه یی و دو مرحله یی دوگانه و رتبه یی پرداخت شده و بر اساس آن میزان تمایل به پرداخت قیمت بنزین در صورت استفاده از وسایل نقلیه شخصی و عوامل تاثیرگذار بر آن معین شده است. با استفاده از این مدل ها می توان میزان همراهی مردمی برای تحمل مازاد قیمت بنزین را تعیین کرد. نتایج مدل های تمایل به پرداخت نشان می دهد که داشتن مزیت های اجتماعی همچون سطح آموزشی بالا یا شغل تخصصی و داشتن سن بیشتر برای مردان بر افزایش تمایل به پرداخت موثر است. همچنین تاهل افراد بر میزان تمایل به پرداخت آنان تاثیر منفی دارد. مقایسه مدل های یک مرحله یی و دو مرحله یی مشخص کرد که این دو نوع مدل تفاوت آشکاری با یکدیگر ندارند.

یک اتاق آجری در مقیاس کامل و بر اساس ضوابط استاندارد 2800، طراحی و بر روی میز لرزان مرکز تحقیقات مهندسی زلزله دانشگاه صنعتی شریف ساخته شد. بازشوهایی با ابعاد متفاوت برای بررسی اثرات اندازه، هندسه و محل آنها در اطراف اتاق مذکور که دارای کلاف بند قائم بتنی و افقی فولادی بوده و سقف آن از نوع طاق ضربی است، منظور شد. اتاق بر روی میز لرزان مورد آزمایش های لرزه یی و اعمال رکوردهای متناسب با رکوردهای زلزله های بم، طبس، ال سنترو و نیز هارمونیک با دامنه فزاینده قرار گرفت. نتایج آزمایش نشان داد اجرای صحیح کلاف بندی قائم و افقی، به خصوص اتصال صحیح و مناسب آنها به یکدیگر، در پایداری و یک پارچگی سازه نقش اصلی را دارد. نشست زمانی دیوارهای آجری تا قبل از آزمایش و در نتیجه کاهش مقاومت اصطکاکی بین دیوار و کلاف فلزی روی دیوار، در ریزش به خارج از صفحه دیوارها موثر تشخیص داده شد.

در این تحقیق به بررسی تحلیلی پی گسترده مستقر بر شمع و خاک و مقایسه دو دیدگاه سنتی و جدید در طراحی گروه شمع پرداخته شده است. برای تحلیل سه بعدی گروه شمع با سرشمع در تماس با خاک و یا بدون تماس با خاک از نرم افزار FLAC3D استفاده شده است. رفتار گروه شمع، یک بار با در نظر نگرفتن سهم سرشمع و بار دیگر با در نظر گرفتن سهم آن بررسی شده است. صرف نظر از روش انتخابی برای تحلیل گروه شمع، روش طراحی مناسب گروه شمع بسیار حایز اهمیت است. بنابراین دو دیدگاه سنتی و جدید (استفاده از شمع های کاهنده نشست) در طراحی گروه شمع بررسی و مقایسه شده اند.در هر دو دیدگاه سهم باربری خاک علاوه بر سهم شمع ها در نظر گرفته شده است.همچنین تاثیر مدول برشی خاک و نشست مجاز بر تعداد شمع های مورد نیاز در دو روش مذکور، بررسی شده است.

قبل از حفر یک سازه زیرزمینی اطلاعات مناسبی برای تعیین روش اجرا و سیستم نگه داری در دست است، اما معمولا این اطلاعات کافی نیست و احتمال وقوع خرابی های پیش بینی نشده وجود دارد. خرابی های ایجاد شده علاوه بر اختلال در عملکرد سیستم های بهره برداری ممکن است موجب بروز خسارت های جبران ناپذیر مالی و جانی به تاسیسات، مناطق مسکونی و غیره شود. از این رو بازرسی بخش های مختلف آنها، خصوصا کنترل وضعیت تنش ها و تغییر شکل ها، کمک شایانی به جلوگیری از وقوع حوادث ناگوار می کند. در این نوشتار با بررسی روش های مختلف تعیین فشار جبهه کار در حفاری تونل ها و به کارگیری نرم افزار PLAXIS سه بعدی به ارزیابی میزان فشار جبهه کار و نشست یا تورم ناشی از این فشار پرداخته شده است. برای این منظور از اطلاعات متروی اصفهان به عنوان یک نمونه موردی استفاده شده است.

تلاش های گسترده یی به منظور ارزیابی پتانسیل وقوع سونامی و توسعه سامانه های کاهش اثرات زیان بار آن در منطقه اقیانوس هند صورت گرفته و در حال انجام است. مهم ترین این تلاش ها، بررسی تکتونیک منطقه اقیانوس هند و تعیین نواحی سونامی خیز در این اقیانوس است. بر اساس مطالعات صورت گرفته، به طور کلی مهم ترین نواحی سونامی خیز در منطقه اقیانوس هند به دو دسته تقسیم شده اند: ناحیه فرورانش اندونزی در قسمت شرقی اقیانوس هند، و ناحیه فرورانش مکران در قسمت شمال غربی آن، ناحیه فرورانش مکران در نزدیکی سواحل ایران، عمان، پاکستان و هند واقع شده و وقوع سونامی در این منطقه، کشورهای فوق الذکر را می تواند متاثر سازد. آخرین سونامی بزرگ (8.1Mw) در منطقه مکران در 28 نوامبر سال 1945 اتفاق افتاد که حداقل 4000 کشته در سواحل ایران، پاکستان، هند، و عمان بر جای گذاشت. بنابراین، با توجه به وجود پتانسیل وقوع سونامی در سواحل جنوبی ایران در حاشیه اقیانوس هند، در این تحقیق از طریق مدل سازی فاز تولید سونامی در اثر وقوع زمین لرزه های زیردریایی، پتانسیل وقوع سونامی در سواحل جنوبی ایران مورد ارزیابی قرار می گیرد. نتایج به دست آمده از مدل سازی فاز تولید سونامی نشان می دهد که حداکثر بالاآمدگی و افت کف اقیانوس در این منطقه برای حالت وقوع زمین لرزه یی با بزرگای 8.2 نیز به ترتیب برابر با 2.4+ و 1.43- متر است. نتایج بیان گر آن است که به طور کلی پتانسیل وقوع سونامی در این منطقه را می توان به سه سطح تقسیم کرد: پتانسیل نسبی خیلی کم (در صورت وقوع زمین لرزه یی با بزرگای تا 7)، پتانسیل نسبی کم تا متوسط (در صورت وقوع زمین لرزه یی با بزرگای بین 7 تا 7.5) و پتانسیل نسبی بالا (در صورت وقوع زمین لرزه یی با بزرگای بیش از 7.5).

یکی از بحرانی ترین مراحل تحلیل پایداری شیروانی ها، تعیین یا ارزیابی پارامترهای مقاومت برشی بسیج شده در لحظه شکست است. انتظار می رود در امتداد سطح گسیختگی، پارامترهای تنش برشی نسبت به پارامترهای مقاومت برشی بیشتر باشد. برای تعیین پارامترهای مقاومت برشی بسیج شده در یک شیروانی لغزش یافته، به هندسه قبل از لغزش نیاز است. با داشتن هندسه قبل از لغزش می توان پارامترهای مقاومت برشی در آستانه لغزش را به شیوه آنالیز برگشتی تعیین کرد و وضعیت فعلی شیروانی را مورد بررسی قرار داد. همچنین با استفاده از نتایج می توان دیگر شیروانی های منطقه را مورد ارزیابی قرار داد. در این نوشتار برای تعیین هندسه قبل از لغزش، با داشتن هندسه بعد از لغزش و همچنین نقاط نظیر به نظیر لغزش یافته، از توابع برگشت پذیر نمایی استفاده شده و هندسه قبل از لغزش با نرم افزار Surfer8 شبیه سازی شده است.

در این تحقیق روشی تحلیلی برای تعیین میزان انحنای پروفیل خروجی از قالب و کمینه کردن آن ارایه شده است. در این روش ابتدا با استفاده از معادلات مربوط به منحنی های Bezier، خطوط جریان پایه در ناحیه تغییر شکل به دست آمده و سپس با وارد کردن پارامترهای تاثیرگذار بر معادلات حاکم بر جریان ماده در ناحیه تغییر شکل، میدان سرعت غیریکنواخت به دست آمده است. با به دست آوردن میدان سرعت، بر اساس تعریف معیار انحراف پروفیل خروجی، با استفاده از ضرایب منحنی های Bezier و مقادیر خروج از مرکزیت، اقدام به طراحی قالب بهینه از نظر کم ترین انحنای خروجی شده است. با به دست آوردن میزان انحنای پروفیل خروجی، با استفاده از نرم افزار Abaqus انحنای چند قالب طراحی شده با یکدیگر مقایسه شده است. در انتها نیز میزان فشار اکستروژن لازم برای قالب بهینه از نظر فشار، با قالب بهینه از نظر انحنای خروجی، به روش حد بالا با یکدیگر مقایسه شده است.

در این نوشتار رشد ترک دینامیکی به روش اجزای محدود و با تکنیک شبکه بندی مجدد در مود یک شکست بررسی شده و مورد تحلیل قرار گرفته است. تحلیل در حالت کشسانی خطی و در یک نمونه تیر یک سرگیردار دوگانه (DCB) تحت شرایط بارگذاری جابه جایی ثابت و نیرو ثابت به طور جداگانه انجام شده است. رشد ترک به صورت مرحله به مرحله و طی فرایندی کاملا خودکار صورت می گیرد به این شکل که در هر گام زمانی، سرعت رشد ترک و موقعیت نوک ترک با استفاده از معیار چقرمگی شکست دینامیکی تعیین می شود و نهایتا هندسه جدید مدل به دلیل پیش روی ترک به دست می آید. شبکه بندی هندسه جدید بر اساس موقعیت نوک ترک در هر لحظه و بر پایه استفاده از المان های منفرد در نوک ترک انجام می شود. به علاوه، به دلیل وجود اثرات اینرسی به واسطه دینامیکی بودن تحلیل، انتقال اطلاعات از شبکه قبلی به شبکه فعلی ضروری است. به طور کلی تحلیل مساله و به دست آوردن پارامترهایی همانند ضریب شدت تنش نوک ترک با استفاده از کد استاندارد ANSYS 7.0 صورت گرفته است. چون این نرم افزار فاقد امکانات لازم برای تحلیل رشد ترک-به ویژه رشد ترک دینامیکی- است، مراحل گوناگون و طولانی شبیه سازی مساله از طریق کدنویسی APDL در محیط نرم افزار انجام شده است و نهایتا نتایج حاصله با نتایج موجود در منابع مختلف مقایسه شده است.

در این نوشتار رفتار الکتروهیدرودینامیکی یک نازل دو سیاله القایی مورد بررسی قرار گرفته است. برای راه اندازی و آزمایش نازل از چیدمانی تجربی استفاده شده است که از قابلیت تامین همزمان و پایای جریان هوای فشرده، جریان مایع و ولتاژ الکتریکی برخوردار است. «فشار» مشخصه یی است که در تغییر دبی در جریان هوای فشرده، و نیز در جریان مایع، نقشی محوری دارد، در حالی که ولتاژ باردارسازی تاثیر به سزایی بر آن کمیت ها ندارد. فشار هوا همچنین نقشی دوسویه در باردارسازی اسپری مایع ایفا می کند، از یک سو با تقویت لایه دی الکتریک هوا بر روی الکترود باردارساز موجب تقویت القای بارالکتریکی بر قطرات مایع شده و از سوی دیگر با یونیزاسیون سبب تضعیف سازوکار القایی می شود. برآیند این دو تاثیر، فشار بهینه یی از هوای فشرده را برای باردارسازی به دست می دهد که مقدار آن با افزایش ولتاژ به مقادیر بزرگ تری سوق می یابد. تاثیر دبی مایع در وقوع پدیده خیس شدگی الکترود القایی و کاهش باردارسازی اسپری بروز می یابد. افزایش فشار هوا با ایجاد تاخیر در وقوع این پدیده، امکان استفاده از مقادیر بزرگ تری از دبی بهینه مایع را میسر می سازد.

در این تحقیق افت فشار در جریان چرخشی-جوششی اجباری مبرد R_134a درون لوله افقی بررسی می شود. برای انجام این کار از نوارهای پیچیده شده با نسبت پیچش 6، 9، 12، 15 استفاده می شود که در داخل لوله ای تبخیر کننده نصب می شوند. دستگاه مورد استفاده در این بررسی، یک سیستم تبرید تراکمی بخار مجهز به کلیه وسایل اندازه گیری مورد نیاز است. این سیستم شامل سه تبخیر کننده گرم شونده با گرم کن الکتریکی است که به ترتیب تبخیر کننده اولیه، تبخیر کننده آزمایشی و تبخیر کننده ثانویه نامیده می شوند. در مرحله نخست، با استفاده از داده های آزمایشگاهی رابطه یی برای پیش بینی افت فشار در لوله صاف ارایه می شود. سپس بر اساس داده های افت فشار به دست آمده از لوله صاف و لوله های مجهز به نوار پیچیده شده، روابطی برای محاسبه افت فشار جریان چرخشی ارایه می شود. این روابط داده های افت فشار جریانی چرخشی را با دقت 15%± پیش بینی می کنند. وارد کردن نوار پیچیده شده به داخل لوله افقی افت فشار را افزایش می دهد. در بدترین حالت افت فشار جریان جوششی تا 180% و به طور متوسط تا 100% نسبت به لوله صاف افزایش می یابد.

کامپوزیت های فلز- بسپار یونی (IPMC) به عنوان حس گر یا عملگر با نام «حس گر- عملگر نرم» یا «ماهیچه مصنوعی» نیز شناخته می شوند. در سال های اخیر در زمینه ساخت، مدل سازی و گسترش کاربردهای این مواد شاهد پیشرفت های شایانی بوده ایم. همچنین اخیرا سیستم های میکروالکترومکانیکی در زمینه عملگرها و حس گرهای هوشمند کاربرد گسترده یی یافته است. در تحقیق حاضر با توجه به روش های ساخت در مقیاس میکرومتری ایده هایی برای طراحی و ساخت میکروگریپر با استفاده از کامپوزیت های فلز- بسپار یونی ارایه خواهد شد. ابزار مورد نظر کاربردهای بالقوه متعددی در سیستم های میکرورباتیکی و به خصوص برای کار در محیط های زیست شناختی خواهد داشت. همچنین اثرات غالب در مقیاس کاری این ابزار بررسی شده و مدل فرایند گیرایش اجسام بر مبنای رفتار الکترومکانیکی گریپر استخراج خواهد شد.

اتصال سطوح کنترلی، به سایر عناصر جسم پرنده توسط سازوکارهایی انجام می گیرد که معمولا دارای لقی هستند. از آنجا که وجود لقی به معنای وجود رفتار غیرخطی سازه یی است، بروز رفتار غیرخطی آئروالاستیک بالواره مورد انتظار است. این رفتار از دو دیدگاه دامنه و فرکانس اهمیت دارد. از دیدگاه دامنه می تواند باعث ایجاد نوسانات با دامنه بزرگ و اعمال بار بیش از حد به جسم پرنده شود. از دیدگاه فرکانس نیز می تواند باعث خستگی زودرس سازه در مقایسه با سازه بدون لقی شود. بنابراین، بررسی این موضوع اهمیت زیادی در طراحی اجسام پرنده و تعیین تولرانس لقی سطوح کنترلی دارد. در مطالعه حاضر اثر لقی سطوح کنترلی بر رفتار آئروالاستیک بالواره ای دو بعدی بررسی خواهد شد. الگوی سازه یی مورد استفاده در این پژوهش بر اساس الگوی مقطع بال واره و استفاده از معادلات لاگرانژ در تحلیل سازه هاست. همچنین الگوی آئرودینامیکی استفاده شده برای شبیه سازی نیروهای ناشی از جریان شبه پایا، بر پایه جریان پتانسیل استوار شده است. با حل معادلات به دست آمده در حوزه زمان رفتار غیرخطی سیستم در اثر لقی بررسی شده است.

در این تحقیق استفاده از سیستم های کابلی به منظور مقاوم سازی ساختمان ها بررسی می شود. اولین سیستم، سیستم با کابل یکپارچه است که در آن از کابل های پیش تنیده با اتصال لغزشی در کف طبقات میانی، برای افزایش سختی جانبی سازه استفاده می شود و برای استهلاک انرژی در انتهای هر کابل یک میراگر فنری نصب می شود. سیستم بعدی، یک سیستم ضربدری شامل کابل های پیش تنیده یی است که به صورت ضربدری در یک یا چند دهانه از قاب استفاده می شوند. این سیستم ها به دلیل برخورداری از مقاومت کششی بالای کابل، سهولت و سرعت بالای اجرا، مقرون به صرفه بودن و ... علاوه بر آن که می توانند جایگزین سیستم های دیگر شوند، برای مقاوم سازی سازه های موجود نیز قابل استفاده اند. نیروی پیش تنیدگی کابل ها، در این سیستم ها باید در محدوده مشخصی قرار گیرد. این محدوده در قاب های بتنی سه و شش طبقه در چندین حالت یافت می شود.توسط سیستم با کابل یکپارچه می توان سختی جانبی کابل در هر طبقه را به راحتی با تغییر نقطه عبور کابل از کف آن تنظیم کرد. با مدل سازی سیستم در نرم افزار SAP2000، حالت بهینه فرم کابل در قاب ها به دست آمد. در این حالت، بیشترین درصد کاهش تغییر مکان جانبی نسبی مربوط به طبقاتی است که در سیستم قاب خمشی دارای بیشترین مقدار هستند. در نهایت، مقایسه نتایج قاب خمشی با سیستم های کابلی نشان دهنده کاهش چشم گیر تغییر مکان ها و نیروهای داخلی اعضا است.

در این نوشتار طراحی و ساخت یک مدل خودرو بادی ایرفویلی به همراه روش کنترل حرکت آن ارایه شده است. این مدل بر اساس آنالیزها و نظریه های دقیق مهندسی، برای اولین بار در کشور ساخته شده است. نیروی محرک خودروهای بادی صرفا از انرژی باد، که انرژی در دسترسی است، تامین می شود. در برخی از خودروهای بادی به جای بادبان از ایرفویل صلب که فناوری جدیدتری است، استفاده می شود. اساس حرکت در این نوع خودروها استفاده از نیروی برآ و پسای ایجاد شده به واسطه روش باد بر روی ایرفویل خودرو، و تبدیل این نیروها به نیروی جلوبرنده با استفاده از تنظیم مناسب جهت ایرفویل است. بدین طریق خودرو می تواند با کنترل صحیح، در جهتی متفاوت با جهت وزش باد، و حتی در خلاف جهت باد حرکت کند. خودرو طراحی شده یک مدل بدون سرنشین است و به منظور چرخش ایرفویل و چرخ جلو در هر جهت دلخواه از دو موتور الکتریکی بهره می برد. این دو موتور به وسیله پالس های رادیویی ایجاد شده توسط یک کنترل کننده رادیویی چهار کاناله فرمان می پذیرند. محاسبات مربوط به طراحی این خودرو به عنوان اصول طراحی خودروهای بادی در مقیاس های مختلف، با سرنشین یا بدون سرنشین مورد استفاده قرار می گیرد. نتایج حاصل از آزمایش دینامیکی این خودرو نشان می دهد که بهترین نقطه برای شروع حرکت خودرو نقطه ایی است که در آن باد طبیعی با زاویه 90 درجه نسبت به محور طولی خودرو بوزد. همچنین در سرعت های باد حدود 10 متر بر ثانیه سرعت خودرو بیشتر از 1.75 سرعت باد می شود که در مقایسه با خودروهای مدل هم سایز، با بادبان غیر صلب، رکورد بسیار بالایی است.