روش های عددی در مهندسی (استقلال)
سال:1392 | دوره:32 | شماره:2 |تعداد مقالات:10

در این تحقیق، مرحله فشارزنی یک فرایند جذب سطحی با تناوب فشار، برای اولین بار، با استفاده از روش شبکه بولتزمن شبیه سازی شده است. برای این منظور مدل D3Q27 روش شبکه بولتزمن انتروپیک دو جزیی برای جریان هوا شامل دو جزء اکسیژن و نیتروژن در یک بستر فشرده پیاده سازی شده و جذب اکسیژن و نیتروژن با استفاده از یک شرط مرزی جدید برای جذب، بر روی مرز دانه های جاذب کروی اعمال شده است. روش شبکه بولتزمن به کار رفته، معادلات ناویر- استوکس و معادله پخش استفان ماکسول را ارضا می کند. برای محاسبه میزان جذب از مدل نیرو محرکه خطی و ایزوترم لانگمویر دوجزیی استفاده شده است. برای بررسی صحت عملکرد مدل ارایه شده، میزان جذب اکسیژن و نیتروژن به صورت تک جزء و دو جزء محاسبه و با مقدار حاصل از ایزوترم لانگمویر مقایسه شده اند. نتایج حاصل دقت بالای مدل پیشنهادی را نشان می دهند.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

در این مقاله، روش نوار محدود دقیق برای حل ارتعاش آزاد ورق های مستطیلی نازک ناهمسان در ضخامت تحت نیروهای درون صفحه توسعه داده می شود. بدین منظور در ابتدا به جای استفاده از تار میانی، از تار دیگری برای بسط معادلات دیفرانسیل حاکم بر ورق نازک مبتنی بر نظریه کلاسیک ورق استفاده می شود؛ به گونه ای که معادلات درون صفحه و برون صفحه از هم مستقل شده و به صورت غیردرگیر باشند. سپس روش نوار محدود دقیق برای حل معادلات دیفرانسیل غیردرگیر در شرایطی که دو لبه موازی ورق مفصلی است، توسعه داده می شود. در این روش هر ورق چنددهانه، به تعداد اندکی نوار محدود تقسیم می شود. تابع شکل هر نوار محدود، در راستای عمود بر لبه های مفصلی، به شکل سینوسی در نظر گرفته شده؛ و تابع شکل در جهت دیگر از حل تحلیلی معادله دیفرانسیل حاکم بر ارتعاش آزاد ورق ناهمسان در ضخامت استخراج می شود. بدین صورت درایه های ماتریس سختی دقیق هر نوار محدود، تابعی ضمنی از فرکانس های طبیعی، نیروهای درون صفحه، و مشخصات هندسی و مصالح ورق حاصل می شود. از آنجا که الگوریتم های استاندارد مقادیر ویژه قادر به حل ارتعاش آزاد مساله نیستند؛ با توسعه ی الگوریتمی موثر، فرکانس های دقیق ارتعاش آزاد ورق از دترمینان ماتریس سختی کل حاصل می شود. نتایج به دست آمده از این روش با سایر نتایج موجود، مقایسه و صحت آن بررسی می شود. در ادامه با ارائه مثال هایی، قابلیت این روش در حل مسائل متنوع با تغییر در پارامترهایی همچون شرایط مرزی، تکیه گاه های میانی، نیروهای درون صفحه، نسبت طول به عرض، و توان کسر حجمی بررسی می شود. همان گونه که انتظار می رود با افزایش سختی تکیه گاه ها و افزایش نیروی کششی درون صفحه، فرکانس طبیعی ارتعاش آزاد افزایش می یابد. مقادیر فرکانس های طبیعی ارتعاش آزاد ورق های ناهمسان در ضخامت حاصل از روش نوار محدود دقیق می توانند به عنوان مرجعی برای بررسی دقت نتایج حاصله از روش های عددی ارائه شده توسط سایر محققان به کار گرفته شوند. البته نظریه کلاسیک ورق که در این مطالعه مورد استفاده قرار گرفته است، برای ورق های نازک معتبر است؛ لذا با افزایش ضخامت ورق، از دقت نتایج در مقایسه با نظریه های تغییرشکل برشی کاسته می شود.

تحلیل مودال عملیاتی می تواند روشی کاربردی برای استخراج پارامترهای مودال ماشین های دوار باشد. اما پاسخ ارتعاشی ماشین های دوار حاوی تحریک های هارمونیک متعدد و قدرتمندی است که روش های تحلیل مودال عملیاتی را با مشکل جدی روبرو می کند. در این مقاله اندیس کورتزیز برای شناسایی مولفه های هارمونیک پاسخ و روش CFDD برای حذف تحریک های هارمونیک و استخراج پارامترهای مودال ماشین در حال کار مورد استفاده قرار گرفته است. سپس به منظور افزایش دقت و کارایی روش CFDD روش MCFDD پیشنهاد شده است. دقت، کارایی و راندمان محاسباتی این روش با شبیه سازی نرم افزاری در یک سیستم چهار درجه آزادی، آزمون مودال عملیاتی یک تیر فولادی و نهایتا آزمون مودال عملیاتی یک فن در مجتمع فولاد مبارکه نشان داده شده است.

در این مقاله مشخصه های ارتعاشی یک تیر اویلر- برنولی ترک دار در حال دوران با سطح مقطع متغیر با استفاده از روش انتقال دیفرانسیل بررسی می شود. اثر موقعیت و اندازه ترک، سرعت چرخش و شعاع چرخش تیر در محاسبه فرکانس های طبیعی و شکل مودها مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج عددی برای تیر دورانی بدون ترک و ترک دار اویلر- برنولی با سطح مقطع متغیر به دست آمده و با روش های دیگر مقایسه می شود. مشاهده می شود که دقت روش انتقال دیفرانسیل برای تحلیل ارتعاشی تیرهای دورانی با سطح مقطع متغیر خصوصا برای سرعت های دورانی زیاد، نسبت به روش های دیگر بیشتر است.

در این مقاله به ارایه الگوهای مختلف بزرگ نمایی سطح دره دوبعدی نیم سینوسی و مجاور آن در برابر هجوم امواج برشی قائم خارج از صفحه (SH) پرداخته شده است. فرمول بندی اجزای مرزی نیم صفحه در حوزه زمان پیشنهاد شده مولفان برای استخراج نتایج به کار گرفته شده است. دوری از استلزام به شبکه بندی دامنه وسیعی از سطح صاف زمین و تمرکز اجزا تنها بر روی سطح دره، تمایز بارز تحقیق حاضر در قیاس با مطالعات پیشین اجزای مرزی است. در این میان اثر پارامترهای کلیدی چون نسبت شکل دره و طول موج مهاجم در تغییر الگوی پاسخ حساسیت سنجی شده است. بررسی نتایج حاکی از تاثیر چشم گیر عوامل مذکور در بروز رفتارهای متفاوت سطح دره است. همچنین پتانسیل بزرگ نمایی دره نیم سینوسی تحت امواج مهاجم خارج از صفحه (SH) در مقایسه با امواج درون صفحه (SV) مبین مقادیر بزرگتری است. دستاوردهای حاصل به صورت جداول و روابطی خلاصه سازی شده که می تواند پیرامون بحث ریزپهنه بندی لرزه ای و در راستای تصحیح و تکمیل مطالعات موجود مورد استفاده قرار بگیرد.

تجارب زلزله های متعدد در دنیا نشان می دهد برای یک زمین لرزه مشخص، میزان آسیب سازه ها با مشخصه های تقریبا همسان به شدت متاثر از وضعیت ساختگاه است که به آن اثرات ساختگاهی گفته می شود. این اثرات باعث ایجاد تحریک های نایکنواخت بر روی سازه های حساسی می شود که در چنین ساختگاه هایی ساخته می شوند. در این تحقیق، روش اجزای مرزی سه بعدی که یکی از فنون های عددی بسیار قدرتمند برای تحلیل مسائل به ویژه موضوعات مربوط به انتشار امواج است، برای بررسی طیف در نقاط مختلف دره تحت پارامترهای مختلف (زوایا و مصالح) استفاده شده است. نتایج به دست آمده در این مقاله نشان می دهد که طیف برای یک ساختگاه دره ای، به نوع خاک و راستای برخورد امواج بستگی داشته و می تواند مقادیر مختلفی در نقاط گوناگون همان ساختگاه داشته باشد. بنابراین این اثرات باید به دقت در طراحی سازه های حساسی مانند سدها در نظر گرفته شود.

در این پژوهش با ارایه یک آلگوریتم کارا تاثیر استحاله فازی حالت جامد بر شکل گیری تنش های پسماند، در جوشکاری لب به لب محیطی لوله های فولادی کربن متوسط مورد بررسی قرار می گیرد. برای این منظور یک تحلیل ترمو- الاستیک- پلاستیک که با یک تحلیل متالورژیکی همبسته است به روش اجزای محدود انجام می گیرد. فرایند جوشکاری به صورت دوبعدی و سه بعدی به کمک دو زیر برنامه؛ یک زیر برنامه برای اعمال شار گرمایی و دیگری برای اعمال استحاله ی فازی - تبدیل آستنیت به مارتنزیت- شبیه سازی شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد تغییرات حجمی ناشی از تبدیل فاز آستنیت به مارتنزیت تاثیر قابل توجهی بر مقدار و توزیع تنش های پسماند دارد و در مواردی می تواند ماهیت تنش ها را از حالت کششی مخرب به فشاری تغییر دهد.

تیرهای بتنی که در خمش با چسباندن ورق هایی از جنس پلیمر های مسلح کننده الیافی تقویت شده اند، ممکن است بر اثر وقوع مکانیسم های جدا شدگی گسیخته شوند. در این صورت، قبل از آن که تیر تقویت شده آسیب جدی ببیند، ورق از تیر جدا می شود. در این مقاله راه کاری بر پایه روش ترک های هاله ای برای شبیه سازی فرآیند جدا شدگی در مدل اجزای محدود تیرهای بتن آرمه تقویت شده ارائه می شود. بدین منظور در ابتدا پدیده های موثر در شبیه سازی جدا شدگی بررسی می شوند؛ در ادامه با استفاده از اجزای چسبنده موجود در نرم افزار ABAQUS شیوه ای برای لحاظ کردن این پدیده ها و شبیه سازی عددی جداشدگی ارائه می شود. روش کار بدین صورت است که پارامترهای تعیین کننده رفتار اجزای چسبنده به نحوی تنظیم می شوند که لغزش بین سطح ورق FRP و بستر تیر بتنی و جداشدگی آن ها از مدل پیشنهادی لو تبعیت کند. برای اطمینان از صحت عملکرد روش پیشنهادی، از میان نمونه های موجود در مراجع فنی، چهار تیر مدل سازی شده و نتایج حاصله با نتایج آزمایشگاهی مقایسه می شود. با توجه به این که نتایج آزمایشگاهی با نتایج حاصل از شبیه سازی عددی هم خوانی قابل قبولی دارند، می توان نتیجه گرفت که دقت روش پیشنهادی قابل قبول است.

در مقاله حاضر روشی نوین برای تحلیل هیدرولیکی شبکه های آبرسانی ارائه می شود. در این روش هر کدام از جملات غیرخطی معادلات انرژی با یک جمله خطی تخمین زده می شود. در نتیجه سیستم معادلات خطی- غیر خطی به یک دستگاه معادلات خطی- خطی شده تبدیل و حل می شود. جواب حاصله تخمین مناسبی برای ادامه عملیات خطی سازی است به این صورت که در مرحله بعد توابع غیر خطی در بازه کوچکتری، در حوالی جواب خطی سازی می شوند. عملیات متوالی تا رسیدن به دقت مطلوب ادامه پیدا می کند. مقایسه الگوریتم خطی سازی چند مرحله ای با روش های نیوتن رافسون، سکانت و گرادیان سراسری در مثال های متعدد، حجم محاسبات کمتر این روش و زمان همگرایی کوتاه تر آن را تایید می کند.