روش های عددی در مهندسی (استقلال)
سال:1392 | دوره:32 | شماره:1 |تعداد مقالات:10

پیش بینی از ابزارها و راهکارهای موثر به منظور برنامه ریزی و تدوین استراتژی های مالی است. دقت پیش بینی ها از مهمترین فاکتورهای موثر در انتخاب روش پیش بینی است. امروزه علی رغم وجود روش های متعدد پیش بینی، هنوز پیش بینی های دقیق، به ویژه در بازارهای مالی کار چندان ساده ای نبوده و اکثر محققان درصدد به کارگیری و ترکیب روش های متفاوت به منظور حصول نتایج دقیق ترند. ترکیب مدل های مختلف یا استفاده از مدل های ترکیبی یک راه معمول در غلبه بر محدودیت های روش های تکی و بهبود عملکرد آنهاست. در ادبیات موضوع، روش های ترکیبی متعددی بر اساس مدل های پرسپترون های چندلایه و به منظور رفع نقایص و محدودیت های موجود در این گونه از روش ها طراحی و به کارگرفته شده اند. دراین مقاله، یک روش ترکیبی جدید از پرسپترون های چندلایه با استفاده از شبکه های عصبی احتمالی ارائه شده است. روش پیشنهادی با به کارگیری قابلیت های منحصر به فرد شبکه های عصبی احتمالی در تشخیص نقاط شکست، تغییرات و الگوهای خاص موجود در سری های زمانی مورد مطالعه را بهتر و کامل تر مدل سازی کرده و لذا عملکرد و دقت مدل در پیش بینی سری های زمانی را افزایش می دهد. نتایج حاصله از بکارگیری روش ترکیبی پیشنهادی به منظور پیش بینی نرخ ارز بیانگر کارامدی روش پیشنهادی در افزایش دقت پیش بینی ها بوده است.

هدف اصلی از این تحقیق، مطالعه تاثیر فاصله بین صفحات بر روی عمر خستگی اتصالات نقطه جوش از جنس آلیاژ آلومینیوم 5083-O است. به همین منظور، مقادیر فاکتور کاهش مقاومت فاق برای اتصالات نقطه جوش با فواصل 1 مختلف به روش حجمی محاسبه شدند. عمر خستگی اتصالات نقطه جوش با استفاده از مقادیر کاهش مقاومت فاق و نیز منحنی تنش-عمر موجود برای نمونه بدون فاق از جنس آلیاژ آلومینیوم 5083-O تعیین شد. عمرهای تخمین زده شده با اطلاعات بدست آمده از آزمون خستگی مقایسه شد و نشان داده شد که عمرهای پیش بینی شده عددی با نتایج تجربی تطابق بسیار خوبی دارند.

در دنیای پر شتاب امروز و با افزایش تقاضای شهر نشینی، کمبود فضای شهری بطور محسوسی رو به فزونی است. از این رو نیاز به بلند مرتبه سازی و بالطبع عملیات گودبرداری از ضروریات جوامع شهری امروزی است. یک نمونه از سازه های حائل که از جمله متداول ترین نوع آن نیز بوده و برای گودبرداری با عمق های متفاوت مورد استفاده قرار می گیرد، خرپای فلزی است. طراحی سازه حائل ایمن، اقتصادی و مطابق ضوابط آیین نامه ای نیازمند درک صحیح رفتار گودبرداری است. از آنجا که مدل سازی سه بعدی هزینه بر و وقت گیر است، مدل سازی دو بعدی تحلیل غالب در محاسبات مهندسی است. در این مقاله تلاش شده تا با مدل سازی پارامتریک گودبرداری های مهار شده با خرپای فلزی در حالت های دو بعدی و سه بعدی و مقایسه آنها، ارتباطی منطقی میان هر دو حالت برقرار شود. با توجه به اینکه رفتار گودبرداری متاثر از مدلسازی سه بعدی است، سعی در تبیین نسبت میان بیشینه جابه جایی افقی و نشست در حالت های دو بعدی و سه بعدی (نسبت PSR) شده است. همچنین تاثیر پذیری این نسبت از پارامترهای رفتاری خاک، سربار مجاور و هندسه گودبرداری (طول، عرض و عمق) مورد بررسی قرار گرفته است. به طور میانگین نسبت PSR برای عمق های 4، 7 و 10 متر به ترتیب برابر 0.7، 0.55 و 0.4 محاسبه شد. همچنین مقایسه مقادیر نیروی محوری در اعضای اصلی سازه حائل (عضو قائم و مایل) نشان از تطابق قابل قبول این پارامتر در حالت دو بعدی و سه بعدی دارد. همچنین نسبت لنگر خمشی عضو قائم در حالت سه بعدی به حالت دو بعدی در بیشترین مقدار خود به 0.14 می رسد که حاکی از غیر حقیقی بودن این پارامتر در حالت دو بعدی می باشد. از این رو در روند طراحی سازه حائل قابل صرف نظر کردن است.

در این مقاله، یک فرمول بندی جدید از روش اجزای مرزی برای تحلیل ارتعاش آزاد و اجباری محیط های کشسان دوبعدی ارائه می شود. هدف اصلی این مطالعه، تخمین جمله اینرسی با استفاده از توابع پایه شعاعی چند ربعی معکوس است. برای این منظور، روش تقابل دوگانه با حل های اساسی استاتیکی، برمبنای این توابع فرمول بندی می شود. حل خصوصی معادله دیفرانسیل مربوط به هسته های فرضی جابه جایی و ترکشن به صورت صریح محاسبه می شود. برای رفع تکینگی از حل خصوصی، یک تکنیک ریاضیاتی ساده به کار گرفته می شود. پس از رفع تکینگی، حالت حدی انطباق نقطه چشمه و گره مرزی برای هسته ها محاسبه می شود. برای نشان دادن کارایی و دقت روش حاضر، چندین مثال عددی ارائه می شود. نتایج حاصل با نتایج به دست آمده از سایر توابع پایه شعاعی موجود و حل های تحلیلی مقایسه می شوند.

در این نوشتار تحلیل دینامیکی اندرکنش سد و مخزن در دامنه زمان با استفاده از روش تفاضل محدود ارائه می شود. برای گسسته سازی معادله حاکم بر سد از روش نیمه ضمنی و معادله حاکم بر مخزن از روش صریح استفاده می شود. سیال با تراکم پذیری خطی در نظر گرفته شده و از لزجت سیال صرف نظر می شود. برای مرز دوردست مخزن شرایط مرزی سامرفیلد به کاربرده می شود. برای اولین بار درادبیات فنی تاثیرات توام جذب کف مخزن، امواج سطحی و مولفه قائم شتاب زمین در محاسبات در نظر گرفته شده است. به منظور صحت سنجی روش ارائه شده یک مثال به صورت مبنا در نظر گرفته شده و نتایج به دست آمده از روش تفاضل محدود با روش نیمه تحلیلی مقایسه می شود. نتایج از دقت مناسب روش ارائه شده با روش نیمه تحلیلی حکایت می کند. در انتها، تاثیرات جذب کف مخزن و امواج سطحی و مولفه قائم شتاب زمین در مثالی مورد بررسی قرار گرفته و نتایج ارائه می شود.

در این مطالعه از روش عددی اجزای مرزی برای تحلیل هیدرودینامیکی تاثیر توپی بر عملکرد پروانه و استفاده از فین برای یکسان سازی سرعت های القایی در پایین دست جریان استفاده شده است. مدل سازی هندسه در معادلات به کمک توزیع چشمه و دو قطبی بر روی توپی و پره ها انجام گرفته است. در بررسی تاثیر توپی و پره ها بر روی هم از یک فرآیند تکراری استفاده شده است؛ بدین صورت که در هر مرحله، توپی و پره ها به صورت مجزا و با در نظر گرفتن اثر جسم مجاور در شرایط جریان ورودی مورد تحلیل قرار گرفته اند. در ادامه به مدل سازی هندسی فین های انتهای توپی و بررسی اثرات آن در سرعت های القایی پروانه پرداخته شده است. این فین ها به عنوان یک کاهنده اتلاف انرژی، باعث کاهش و یکنواخت تر شدن اثرات القایی پروانه در جریان پایین دست پروانه می شوند.

در این مقاله با استفاده از روش ریلی ریتز و بر اساس تئوری کلاسیک ورق، کمانش گرمایی ورق های مستطیلی مرکب لایه لایه بر روی بستر الاستیک بدون قابلیت اعمال نیروی کشش (یک طرفه) بررسی شده است. تاثیر نسبت طول به عرض ورق، زاویه چیدمان رشته ها، شرایط مرزی، و نوع چینش لایه ها، با و بدون وجود بستر، بر روی میزان دمای بحرانی و شکل مود کمانش، مورد بررسی قرار گرفته است. کلیه بررسی هایی که در زمینه کمانش یک طرفه انجام گرفته، مختص به ورق تک لایه همسانگرد زیر اثر نیروهای درون سطح مکانیکی است. دستاوردهای بدست آمده با کارهایی که تاکنون انجام گرفته مقایسه شده و تطابق بسیار قابل قبولی در روش حل مشاهده شده و دقت و اعتبار روش مورد تایید قرار گرفته است.

در این تحقیق، ضربه سرعت پایین بر روی کامپوزیت های خالص و مرکب درون لایه ای تقویت شده با الیاف انعطاف پذیر و ترد بر مبنای روش اجزای محدود شبیه سازی گردیده است. بدین منظور با استفاده از خواص ابعادی، فیزیکی و مکانیکی، کامپوزیت هایی به صورت چهار لایه با آرایش شبه ایزوتروپیک طراحی شد. آن گاه با استفاده از نرم افزار آباکوس پارامترهایی از جمله نیروی برخورد و خیز، در شدت ضربه 30 ژول تعیین شد. برای ارزیابی شبیه سازی های انجام شده، نتایج حاصل از تحلیل نرم افزار با نتایج آزمایش ضربه در حالت تجربی مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد مدل ارائه شده به خوبی روند تغییر نیروی برخورد و ماکزیمم خیز با تغییر درصد الیاف ترد را پیش بینی می کند. هم چنین با استفاده از نتایج مدل می توان نحوه توزیع تنش و کرنش در هر لحظه از زمان برخورد و نحوه شکست در هر لایه از کامپوزیت را به صورت کامل تحلیل کرد.

ضرب ماتریس های تنک در بردار اصلی ترین پایه روش های تکراری در حل دستگاه های معادلات خطی به شمار می رود. تقریبا تمامی روش های عددی نیاز به حل چنین دستگاهی از معادلات خطی در فرایند حل خود دارند. تا کنون تحقیقات بسیار زیادی در این زمینه انجام گرفته و هنوز نیز در حال انجام است. یکی از مناسب ترین روش ها برای انجام سریع تر این گونه عملیات استفاده از پردازنده های گرافیکی است. این پردازنده ها در سال های اخیر رشد بسیار چشمگیری از نظر قدرت پردازش داشته اند. در این تحقیق روشی نو برای انجام این عملیات روی پردازنده های گرافیکی با کمک زبان آزاد محاسباتی ارائه شده است. نتایج نشان می دهد با بهینه سازی پارامترهای این روش می توان کارایی به مراتب بالاتر از انجام این عمل روی پردازنده ها حتی با کمک استاندارد باز چندپردازنده ای به دست آورد. همچنین نتایج نشان می دهد در نزدیکی پارامترهای بهینه این روش حساسیت چندانی وجود ندارد که کار را برای تخمین آن ها از روی مشخصات ماتریس بسیار ساده تر می نماید.

در این مقاله با بهره گیری از ترکیب روش بدون شبکه و تئوری تحلیل حدی2، یک روش عددی جدید برای تعیین حد پایین ظرفیت باربری پی های نواری ارائه شده است. در روش پشنهادی، هندسه مساله تنها توسط گره ها ایجاد می شود و هیچ گونه شبکه بندی برای محیط صورت نمی پذیرد. با بهره گیری از مفهوم تکنیک انتگرال گیری گره ای پایدار3، گرادیان تنش در محیط به صورت تکه ای هموار شده است و بر این اساس، معادلات تعادل و شرایط مرزی برای کل دامنه مساله ارضا گردیده است. به منظور مجزاسازی میدان تنش در محیط مساله، از روش بدون شبکه با توابع شکل شپارد4 استفاده شده است که به دلیل خاصیت های منحصر به فرد این توابع شکل، کنترل عدم تجاوز از معیار زوال برای تمامی نقاط دامنه مساله، صرفا به کنترل در گره ها محدود می شود. با تعریف تابع هدف و استفاده از قیود در نظر گرفته شده، یک مساله بهینه یابی ریاضی شکل می گیرد که با روش برنامه ریزی خطی قابل حل می باشد. در انتهای مقاله با حل چندین مثال در مورد خاک های چسبنده یکنواخت، خاک هایی با چسبندگی متغیر با عمق و خاک های چسبنده-اصطکاکی صحت و دقت روش پیشنهادی مورد بررسی قرار گرفته است.