روش های عددی در مهندسی (استقلال)
سال:1390 | دوره:30 | شماره:2 |تعداد مقالات:7

روش های چندشبکه ای، از جمله روش چندشبکه ای جبری، از کاراترین روش های افزایش سرعت همگرایی در الگوریتم های حل عددی معادلات دیفرانسیل پاره ای هستند. در کار حاضر، تکنیک های مختلف روش چندشبکه ای جبری برای حل یک معادله دیفیوژن مورد استفاده قرار گرفته است. برای اینکه بتوان مقایسه مناسبی انجام داد، فقط تکنیک های نصب در شبکه مورد توجه قرار گرفته است. مقایسه بین درشت سازی استاندارد و دو نوع درشت سازی خشن بر اساس الگوریتم RS در حل معادله دیفرانسیل مذکور نشان می دهد که روش درشت سازی استاندارد به همراه میانیابی مستقیم از نظر زمان اجرا مناسبترین انتخاب در این نوع مسائل است. از نظر میزان حافظه نسبی مورد نیاز، ترکیبی از یکی از روش های درشت سازی خشن به همراه میانیابی مستقیم کمترین حجم محاسبات را نسبت به سایر روش ها به خود اختصاص می دهد. به علاوه زمان لازم برای مرحله نصب در این روش کمترین مقدار است. علی رغم این مزیت، بزرگ بودن ضریب همگرایی در این روش موجب افزایش شدید تعداد تکرار و متعاقبا افزایش زمان اجرا در مرحله حل می شود. نتایج نشان می دهد که نسبت طول به عرض احجام کنترل محاسباتی بر نرخ همگرایی اثر محسوسی ندارد اما اندکی باعث افزایش هزینه محاسبات در مرحله نصب و افزایش زمان کل اجرا می شود. با توجه به نتایج حاصله در این تحقیق، به نظر می رسد روش درشت سازی استاندارد به همراه میانیابی مستقیم مناسبترین تکنیک برای روش چندشبکه ای جبری در حل مسائل دیفیوژن دو بعدی است.

مقاومت برشی زهکشی نشده، پارامتر اصلی در اکثر مسائل مربوط به پایداری کوتاه مدت و تحلیل های تنش کل  (TSA)است. مکانیزم شکل گیری نهشته های خاکی منجر به ایجاد ناهمگونی ذاتی در خاک می شود. ناهمگونی ذاتی به عنوان مهمترین منبع عدم قطعیت در مسائل ژئوتکنیکی مشتمل بر دو روند مشخصه و تصادفی است. در این مقاله پس از بررسی نتایج آزمایشات در جای مختلف ارائه شده توسط سایر محققان مدلی برای بیان روند مشخصه مقاومت برشی زهکشی نشده در راستای قائم (عمق) پیشنهاد و عمقی که در آن روند مشخصه تغییر جهت می دهد به عنوان عمق تبدیل معرفی می شود. برای مدلسازی از نظریه میدان تصادفی و تکنیک حوزه های میانگین محلی (LAS) کمک گرفته شده و مقاومت برشی زهکشی نشده به عنوان یک پارامتر مقاومتی مصالح ریزدانه در فضای دو بعدی مساله طوری توزیع شده است که تغییرات آن در راستای قائم از روند مشخصه پیروی کرده و در راستای افقی نیز به صورت یک متغیر تصادفی با توزیع و انحراف معیار مشخص، حول مقادیر روند مشخصه در هر عمق تغییر می کند.

به علت نقش اساسی دستگاه گردش خون در بدن و گسترش روزافزون بیماری های مربوط به آن در کار حاضر سعی شده است تا با استفاده از شبیه سازی عددی یک بعدی، سیستم سرخرگ های اصلی دستگاه گردش خون مدل شود. برای اولین بار در شبیه سازی یک بعدی از روش حجم محدود برای گسسته سازی معادلات ناویراستوکس که با معادله حالت کوپل شده استفاده شده است. در گسترش شرایط مرزی خروجی از مدلی موسوم به درختچه شریانی ساختاریافته بهره گرفته شده است و مدل یک بعدی با مدل متمرکز (لامپ) کوپل شده است. نتایج این حل، با سایر حلهای یک بعدی به روش مشخصه ها اعتبارسنجی شده و نشان داده شده که استفاده از روش حجم محدود نیز می تواند مشخصات جریان خون در سرخرگ ها را به خوبی نشان دهد. همچنین پروفیل های فشار و دبی در رگ های اصلی بدن در حالت عادی به دست آمده و نشان داده شده است که با دور شدن از قلب پروفیل فشار تیزتر می شود که با نتایج فیزیولوژیک همخوانی دارد. همچنین نشان داده شده که با افزایش ضریب الاستیک رگ ها در بیماری تصلب شریان، فشار سیستولی افزایش و همراه با آن فشار دیاستولی کاهش می یابد. در نهایت با توجه به نتایج به دست آمده این نتیجه به دست می آید که روش حجم محدود کارایی لازم برای شبیه سازی عددی یک بعدی دستگاه گردش خون را دارد.

سیستم قاب سبک فلزی به دلیل مزایای ویژه همچون امکان تولید صنعتی، پیش ساختگی و سبک بودن می تواند جایگزین مناسبی برای سیستم های سنتی ساخت و ساز در کشور ایران باشد. پانل های دیوار برشی متشکل از قاب فولادی سرد نورد شده و پوشش پیچ شده به آن، متداولترین سیستم باربر جانبی در این سازه ها هستند. به دلیل سبکی سازه و کم بودن نیروهای جانبی زلزله، پوشش ها عموما از مصالح چوبی ساخته می شوند. در این مقاله مقاومت و تغییرمکان جانبی پانل های دیوار برشی به روش عددی اجزای محدود با در نظر گرفتن رفتار غیرخطی ناشی از تغییرشکل های بزرگ، تعیین شده اند. پانل های دیوار برشی با استفاده از نرم افزار اجزای محدود ANSYS مدلسازی شده و به صورت بار - افزون تحلیل شده اند. برای بررسی صحت و دقت نتایج، مقاومت و تغییر مکان نهایی چند نمونه دیوار برشی با مقادیر متناظر حاصل از مطالعات آزمایشگاهی سایر محققان مقایسه شده است. پس از تایید کارایی مدل اجزای محدود، تاثیر پارامترهای مختلف دیوار برشی از جمله خصوصیات قاب فولادی، پوشش و اتصال این دو بر رفتار جانبی دیوار مورد ارزیابی قرار گرفته است.

در این مقاله، تاثیر سخت کننده ها در رفتار استاتیکی اتصالات نیمه گیردار پیچی تیر به ستون در اسکلت های فولادی بررسی شده است. مدل های اجزای محدود اتصالات نیمه گیردار پیچی تقویت شده ایجاد و با استفاده از نتایج تجربی صحت مدل اجزای محدود کنترل شده است. در مدل اجزای محدود، رفتار غیرخطی مصالح، غیرخطی هندسی و همچنین رفتار غیرخطی تماس ورق اتصال و بال ستون مورد توجه قرار گرفته است. سپس با تحلیل پارامتریک اتصالات با استفاده از نرم افزار اجزای محدودABAQUS ، اثر پارامترهای مختلف در توزیع تنش کششی در ترازهای مختلف پیچ، سختی دورانی و مقاومت خمشی اتصال مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به اینکه استفاده از سخت کننده های جان ستون و ورق انتهایی می تواند رفتار اتصال را تحت تاثیر قرار داده و مقاومت خمشی و سختی دورانی آن را تغییر دهد، در نظر گرفتن اثر سخت کننده ها در رفتار خمشی اتصال در مرحله طراحی ضروری به نظر می رسد.

تجربه های حاصل از زلزله های گذشته و مطالعات میدانی بیان کننده این مطلب است که بزرگنمایی حاصل از توپوگرافی و محیط اطراف سازه، در خرابی های مشاهده شده در اثر زلزله نقش زیادی داشته است. در این مقاله ابتدا فرمولبندی اندرکنش دینامیکی سازه ها با محیط اطراف با استفاده از روش اجزای مرزی چند دامنه در فضای فرکانسی ارائه شده است. سپس مثال هایی به منظور بررسی صحت نتایج تحقیق حاضر و مقایسه آن با تحقیق های انجام شده، ارائه شده است. همچنین نتایج عددی تحلیل دینامیکی مدل سه بعدی سرریز نیلوفری سد بارزو شیروان با در نظر گرفتن اندرکنش آن با محیط اطراف بررسی شده است. بدین منظور هر یک از محیط های سرریز، مخزن و پی به صورت مجزا مدل و سپس مدلی که شامل هر سه محیط باشد، ارائه شده است. نتایج تحلیل برای هر یک از مدل ها به طور مجزا ارائه شده و سپس اثر محیط های اطراف سرریز بر روی پاسخ دینامیکی آن در مدل نهایی مورد بررسی قرار گرفته است. در این بررسی کلیه پارامترهای موثر نظیر شکل ناهمواری، خواص مکانیکی مصالح (جرم حجمی، ضریب پوآسون، مدول برشی)، فرکانس تحریک، نوع موج برخوردی (P، SH، SV)، آزیموت و زاویه برخورد موج بر پاسخ دینامیکی سرریز، در نظر گرفته شده است. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که انعطاف پذیری پی، باعث کاهش سختی سیستم و در نتیجه کاهش در فرکانس های مدهای ارتعاشی سیستم می شود. اندرکنش سیال با سازه، تغییرات اساسی در پاسخ لرزه ای سیستم خواهد گذاشت به گونه ای که مقادیر پاسخ ها در فرکانس های پایین تر از 1.5 برابر فرکانس مد اول ارتعاش سرریز، افزایش یافته و در فرکانس های بالاتر از آن، کاهش یافته است. همچنین وجود سیال در تماس با بدنه سازه باعث افزایش جرم موثر و کاهش فرکانس های ارتعاشی سیستم می شود.

یکی از مهمترین عوامل شکست اتصالات بتنی، ضعف برشی هسته به دلیل ترک های قطری است که علاوه بر انهدام اتصال، کارایی ستون را نیز مختل کرده و از آنجا که ترمیم این ناحیه بسیار مشکل است، کارایی سازه نیز از بین می رود. در این پژوهش، رفتار اتصالات خارجی سازه های بتن آرمه با تغییر نوع و ناحیه خم میلگردهای طولی تیر، تغییر میلگردهای طولی و عرضی ستون و تغییر مقاومت بتن به صورت آزمایشگاهی و تحلیلی مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور، تعداد 8 نمونه اتصال خارجی بتنی با مقیاس 1.2 ساخته شده و تحت اثر نیروی محوری ثابت در ستون و بارگذاری رفت و برگشتی در تیر، آزمایش شده اند. پارامترهای مورد بررسی در نتایج آزمایشگاهی شامل حلقه های هیستریزیس، الگوی ترک خوردگی و مکانیزم شکست اتصال اند. بررسی تحلیلی با استفاده از نرم افزار ABAQUS و به کمک نتایج آزمایشگاهی و نیز تحقیقات پیشین انجام شده است. بر اساس بررسی و مقایسه های انجام شده، ظرفیت های به دست آمده از روش تحلیلی انطباق خوبی با نتایج آزمایشگاهی دارند. نتایج تحقیق نشان می دهد که افزایش مقاومت بتن علاوه بر افزایش ظرفیت باربری ممکن است موجب تغییر مکانیزم شکست اتصال از مود برشی در هسته به مود خمشی در تیر شود. همچنین می توان با تغییر مناسب ناحیه خم میلگردهای طولی تیر و درصد میلگردهای طولی و عرضی ستون در محل هسته اتصال، ظرفیت باربری، انرژی جذب شده و تغییر شکل اتصال تا زمان شکست را افزایش داد.