نشریه بین المللی مهندسی صنایع و مدیریت تولید (فارسی)(نشریه بین المللی علوم مهندسی)
سال:1386 | دوره:18 | شماره:2 (ویژه نامه مهندسی عمران) |تعداد مقالات:12

انواع مختلفی از روش های بدون شبکه در سالهای اخیر برای حل معادلات دیفرانسیل معرفی شده است که هر کدام داری مزایا و معایب مخصوص به خود می باشند. گسسته سازی مساله در بسیاری از روش های بدون شبکه به معادلات انتگرالی منجر می شود که حل آنها نیازمند انتگرالگیری عددی و معرفی نقاط گوس و وزنهای مربوطه همراه با شبکه بندی است. در این مقاله به روش های مختلف حداقل مربعات پرداخته و روش حداقل مربعات گسسته در حل معادلات دیفرانسیل به منظور دستیابی به معادلات ماتریسی و همچنین از حداقل مربعات وزنی داده ها با توابع وزنی اسپلاین مرتبه سه برای دستیابی به مقادیر توابع شکل استفاده شده است. اگرچه فرمولبندی حداقل مربعات گسسته در نهایت منجر به حجم عملیات بیشتری نسبت به سایر روش های می شود اما مهمترین مزایای این روش را می توان در حذف مراحل انتگرال گیری از روال محاسبه ماتریسهای ضرایب و همچنین پشتوانه بدون شبکه بودن آن در مفهوم واقعی دانست. صحت یابی فرمولبندی با حل مثال های یک بعدی از معادله برگر و معادله دیفرانسیل جابجایی پخش خطی و غیرخطی در حالت دایمی و زمان وابسته بررسی شده است.

بهره گیری از شبکه های عصبی مصنوعی در بسیاری از علوم مهندسی عملیات روی داده ها را ساده تر می نماید. شبکه های عصبی مصنوعی مدل هایی هستند که بر اساس ارگانیسم مغز انسان ساخته شده اند. کاربرد این شبکه ها برای انجام وظایفی مانند تعیین الگوی تشخیص، توابع تقریبی، بهینه سازی، پیش بینی های آتی، کنترل اتوماتیک و اطلاعات بازیافتی بسیار موفقیت آمیز بوده است. پارامتر چسبندگی زهکشی نشده خاک (Cu) در طراحی ژئوتکنیکی مانند طراحی سازه های خاکی به هنگام زلزله نقش مهمی را ایفا می کند. در تعیین این پارامتر، علاوه بر روش های آزمایشگاهی، بهره گیری از آزمایش های درجا مانند CPT و SPT نتایج قابل اعتمادی را بدست می دهند. بسیاری از محققین در چند دهه اخیر، برای بیان وابستگی نتایج آزمایشهای درجا با پارامترهای ژئوتکنیکی خاک، روابط، نمودار ها و روش های را ارایه نموده اند. در مقاله اخیر، ارتباط بین فشار سربار (s0)، عدد SPT (NSPT)، دامنه خمیری (PI)، حد روانی (LL) و درصد رطوبت (w) با پارامتر چسبندگی زهکشی نشده خاک رس (Cu) بررسی شده است. برای این منظور با استفاده از الگوریتم شبکه های عصبی مصنوعی و بر پایه داه های به دست آمده از آزمایش های سه محوری UU و تک محوری انجام شده در مطالعات ژئوتکنیک چندین محل در نقاط مختلف ایران، ارتباط بین این پارامتر ها مدلسازی گردیده و با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است. نتایج حاصل از مدل شبکه عصبی مصنوعی همبستگی بسیار مناسبی را با نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد.

این مقاله با دیدگاه الگوهای جبری عاملدار، به بررسی اجزای چهار پهلوی غشایی با درجه های آزادی دورانی می پردازد. جای گرفتن عامل های آزاد در درایه های ماتریس سختی، سبب همانی شدن روش ها می شود و زمینه را برای بهینه ساختن کارآیی جز فراهم می آورد. ماتریس سختی جز دارای دو بخش پایه و مرتبه بالا است. ماتریس سختی پایه، شرط های همگرایی را برقرار می کند و در آن یک عامل آزاد جا دارد. ماتریس سختی مرتبه بالا، با بهره جویی از راهکار کرنش انحرافی طبیعی فرضی و با بیست و چهار عامل آزاد، بر پا می گردد، به گونه ای که شرط های دقت و پایداری را برقرار سازد. از این رو، ماتریس سختی جز دارای هیچگونه حالت نادرستی نیست و در تحلیل قفل نمی نماید. الگوی پیشنهادی، می تواند با روش های پیشین وابستگی پیدا کند و نشان جز را دست دهد.

نظر به محدود بودن منابع آب تجدید شونده و غالبا تحت کنترل در آمده و به منظور تامین نیازهای جمعیت فزاینده دنیا، بکارگیری روش های نوین و پیشرفته در استفاده حداکثر از آب موجود و کاهش تلفات ناشی از روش های مرسوم بهره برداری از این منابع، اجتناب ناپذیر می باشد. طراحی و بهره برداری سنتی شبکه های آبیاری به دلیل عدم وجود ابزارهای تطبیق قوانین بهره برداری با نیازهای متغیر زمانی آب، تلفات قابل ملاحظه ای را در شبکه ها به وجود می آورد. از این رو تحقیق در نحوه مدیریت بهره برداری و تعیین روش ها و ابزار کنترل مناسب در شبکه ها، امری ضروریست که با به خدمت گرفتن مدلهای هیدرودینامیک، طراحی و اجرای سیستم های کنترل و شیوه های بهینه سازی مناسب انجام پذیر است. در این تحقیق ضمن معرفی مبانی طراحی سیستم های کنترل کانال های آبیاری، الگوریتم کنترل جدیدی برای مدیریت شبکه طراحی شده و در مورد یکی از بزرگترین کانال های انتقال آب جهان بکار برده شده است. الگوریتم طراحی شده با استفاده از نتایج شبیه سازی چند گزینه بهره برداری مختلف با مدل هیرودینامیک Sobek و شاخص های ارزیابی عملکرد مورد بررسی قرار گرفت. سیستم کنترل مرکزی در این تحقیق از نوع کنترل از پایین دست ترکیبی پس خورد و پیش خورد PI با دی کوپلینگ می باشد. نتایج نشان داد، این الگوریتم از دقت و پتانسیل قابل توجهی در کنترل جریان و مستهلک نمودن اغتشاشات و اختلالات سازه ای - هیدرولیکی کانال مورد مطالعه برخوردار بوده و امکان تحقق توزیع تقاضا مدار و ارتقا راندمان سیستم توزیع کانال را فراهم می نماید.

برای طراحی موثر سازه های فضاکار کنترل تغییر شکل ها از اهمیت قابل توجهی برخوردار است. استفاده از روش های کلاسیک برای تعیین تغییر شکل ها به علت وقت گیر بودن می تواند قدرت تصمیم گیری طراح را محدود کند و لذا بکارگیری روش های سریع ضروری به نظر می رسد. در این مقاله کاربرد شبکه های عصبی در پیش بینی تغییر شکلهای سازه های گنبدی تحت اثر بار باد مطرح شده است. برای این منظور از دو شبکه انتشار برگشتی و تابع پایه شعاعی استفاده به عمل آمده است. توانایی این دو شبکه در رابطه با پیش بینی تغییر شکلهای سازه های گنبدی مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است.

ایجاد رفتار پلاستیک در بتن و افزایش شکل پذیری و مقاومت فشاری در اعضای بتن آرمه، از اثرات قابل ملاحظه محصور نمودن بتن می باشد. در این تحقیق، با استفاده از آنالیز غیرخطی، نحوه پیش بینی رفتار بتن محصور در پلیمرهای مسلح به الیاف کربن (CFRP) بیان گردیده است. در این ارتباط از نتایج 29 تحقیق آزمایشگاهی، که الیاف کامپوزیت محصور کننده، از نوع کربن و در یک جهت بوده و مشخصات مکانیکی آن به وسیله محقق تعیین گردیده، استفاده شده است. منحنی رفتاری حاصل از این آزمایشات به صورت دو خطی تقریب زده شده و با استخراج داده های مورد نیاز، روابطی برای مدل سازی رفتار غیرخطی بتن محصور برازش شده و ارایه گردید. صحت این روابط با استفاده از نتایج 16 آزمایش دیگر مورد تایید قرار گرفت. روابط ارایه شده، با استفاده از معیار شکست تسای- وو (Tsai-Wu) برای در نظرگیری کرنش پارگی حلقوی CFRP چسبیده به بتن؛ قابل استفاده در مدل سازی محصورشدگی می باشد. در این راستا با استفاده از این روابط، نمونه های بتنی با مشخصات فرضی که محصور در کامپوزیت با مشخصات مکانیکی مشخص می باشد؛ در نرم افزار ANSYS مدل گردید. نتایج به دست آمده گویای مناسب بودن مدل در نظر گرفته شده بود؛ به طوری که منحنی های تنش- کرنش بدست آمده از نرم افزار مذکور، در مطالعات پارامتری بر روی محصورشدگی بتن، تحت بار محوری و لنگر خمشی، به خوبی قابل کاربرد می باشد.

جهت تبدیل معادلات دیفرانسیلی جریان در محیط متخلخل به معادلات قابل حل در مدلهای بهینه سازی معمولا از دو روش درون گذاری و ماتریس پاسخ واحد استفاده می شود. در این میان استفاده از روش دوم به دلایل متعددی بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. در این روش لازم است ابتدا به کمک یک مدل شبیه سازی پارامتر گسترده، ضرایب پاسخ واحد در بازه های زمانی و مکانی مورد نیاز تولید گردیده و سپس از این ضرایب برای برآورد رفتار سیستم و محاسبه افت آبخوان در مدلهای مدیریتی استفاده شود. برای تولید ضرایب پاسخ واحد با استفاده از مدل های شبیه سازی لازم است زمان زیادی صرف کالیبراسیون مدل شبیه سازی و تولید ضرایب پاسخ گردد. در این مقاله روشی جهت تولید این ضرایب بر مبنای شبکه های عصبی مصنوعی ارایه شده است. جهت آموزش شبکه های عصبی مورد بررسی، ترکیبات مختلفی از مختصات مکانی چاه پمپاژ، فاصله چاه پمپاژ و چاه مشاهداتی، و هدایت هیدرولیکی چاه پمپاژ در نظر گرفته شد و ملاحظه گردید که تنها با استفاده از مختصات مکانی چاههای پمپاژ می توان ضرایب پاسخ را با دقت کافی تولید نمود. جهت ارزیابی نتایج در این مطالعه از یک آبخوان فرضی استفاده شده است و ضرایب پاسخ آن به سه روش تولید و با هم مقایسه شده اند. این روش ها عبارتند از: روش معمول استفاده مکرر از یک مدل شبیه سازی، استفاده از یک مدل رگرسیونی چندگانه، و شبکه های عصبی مصنوعی. نتایج حاصل حاکی از دقت بالای روش شبکه های عصبی مصنوعی و عملکرد ضعیف روش رگرسیونی در تولید ضرایب پاسخ آبخوان برای مجموعه ای ثابت از داده های موجود می باشد.

به دلیل رفتار ویسکوالاستیک مخلوطهای آسفالتی، واکنشهای ایجاد شده در سازه راه و به تبع آن ضرایب بار هم ارز مربوطه، وابسته به مدت زمان اعمال بار بر سطح راه می باشد. از این رو در این تحقیق به بررسی اثرات تغییر سرعت بار عبوری و مدت زمان اعمال بار بر ضرایب بار هم ارز پرداخته شده است. از آنجایی که با افزایش سرعت بار عبوری ماهیت بارگذاری تغییر می یابد، از این رو در این تحقیق پارامتر سرعت بار عبوری از 2 جنبه بررسی قرار گرفته است.1. تولید بارهای دینامیکی ناشی از سرعت بالای وسیله نقلیه عبوری در یک فاصله زمانی کوتاه.2. صرف نظر کردن از ماهیت دینامیکی بار و اعمال بار عبوری به صورت استاتیکی بر سطح راه.با توجه به کمبود امکانات موجود در ایران، در این مطالعه جهت انجام تحقیقات لازم روش تئوری مورد استفاده قرار گرفته است. در این تحقیق، بخشی از راه مورد مطالعه در آزمایش راه آشتو به عنوان روسازی منتخب مورد بررسی قرار گرفته است. و پس از محاسبه واکنشهای بحرانی روسازی با استفاده از نرم افزار KENLAYER، ضرایب بار هم ارز در زمانهایی معادل با سرعت 20km/hr و 120km/hr تعیین گردیده است. نتایج به دست آمده بر اساس روش تئوری نشان داد که اثرات مدت زمان بارگذاری بر مقدار ضرایب بار هم ارز نه تنها بر اساس معیارهای انتخابی مختلف جهت محاسبه این ضرایب متفاوت است، بلکه این اثرات وابسته به نوع و وزن محور عبوری نیز می باشد.

سکوهای فراساحل ستونی یا SPAR ها از جمله سکوهای رایج در صنعت استخراج و فرآوری نفت و گاز می باشند. امروزه به دلایل فنی و اقتصادی، این سکوها از پرکاربردترین سکوهای فراساحل در محدوده آبهای عمیق و بیشتر از 500 متر بوده و روش های تحلیل و طراحی به سرعت در حال تحول هستند.در این راستا تحقیق حاضر با تکیه بر قابلیتهای فوق العاده تحلیلی نرم افزار MOSES، مروری جامع بر مفاهیم خاص و چگونگی رفتار حرکتی سکوهای ستونی تحت تاثیر امواج خواهد داشت. MOSES یک ابزار قوی محاسباتی برای هر سازه ای است که در محیط آب قرار می گیرد و توانایی انجام انواع تحلیل های حوزه فرکانس و زمان، تحلیل های همبسته را با دقت و سرعت بالا دارد. در این تحقیق پدیده ناخواسته ناپایداری دینامیکی برای سکوهای نیمه شناور ستونی به مدد نرم افزار MOSES برای نخستین بار مورد بررسی و علت جویی قرار گرفته است. همچنین اشکال مختلف و بهبود یافته فرم هندسی بدنه سکو (نسبت به فرم کلاسیک) برای دستیابی به بهترین رفتار حرکتی (خصوصا در درجه آزادی حرکت عمومی یا Heave) و مقابله با پدیده ناپایداری دینامیکی مورد بررسی قرار گرفته اند. پاسخ حرکتی سکو به دو روش تحلیل در حوزه زمان و حوزه فرکانس انجام شده و توافق نتایج مشاهده گردیده است. با مدلسازی همزمان بدنه سکو، سیستم مهاربندی و رایزرها و تحلیل همبسته آنها، مقادیر پاسخهای برآورد شده برای سکو به واسطه تاثیر مثبت میرایی اضافی ناشی از این مدلسازی، کاهش قابل توجهی داشته اند.

دسترسی به روشی که پتانسیل فیلترها را در کنترل فرسایش خاک هسته ارزیابی کرده و یا طراحی نماید، مدتهاست که ذهن پژوهشگران را به خود مشغول کرده است. روش آزمایشگاهی ارزیابی عملکرد فیلتر در برابر روش طراحی بر اساس معیار با پارامترهای ساده دو گروه عمده ای هستند که علاوه بر روش های تحلیلی و عددی، تکنیک های اصلی انتخاب و طراحی فیلتر در سدهای خاکی می باشند. در این میان آزمایش فیلتر مانع فرسایش NEF و معیارهای شرارد و دانیگان جزو کاملترین و جامعترین تحقیقات در سالهای اخیر می باشد. در جریان انتخاب و طراحی فیلتر در چند سد خاکی با هسته رسی، تعداد آزمایش NEF در آزمایشگاه انجام شد. برخی از نتایج آزمایشات نوعی ناسازگاری با معیارهای موجود را نشان می داد. تحلیل ها و بررسی های انجام شده در این تحقیق عدم وجود پارامترهایی برای کنترل سایر عوامل موثر در عملکرد فیلتر علاوه بر آنهایی که در معیارها وارد شده را علت برتری روش های آزمایشگاهی به دلیل مدلسازی کامل شرایط واقعی تعیین می کند.

موضوع این مقاله بررسی پایداری شیب ها و دیوارهای خاکی مسلح بر اساس تحلیل شبه استاتیکی و تئوری تعادل حدی می باشد. در این روش محتمل ترین مکانیسم گسیختگی در شیب خاکی مسلح حین زلزله، در نظر گرفته شده و گوه لغزنده به یکسری قطعات افقی به موازات لایه های مسلح کننده تقسیم شده است. به دنبال آن معادلات تعادل نیروهای داخلی و خارجی وارد بر این قطعات و کل گوه گسیختگی نوشته و ارضا می شوند. پارامتر مهمی که با حل این معادلات بدست می آید، حداکثر نیروی لازم در مسلح کننده ها برای تامین پایداری شیب خاکی مسلح می باشد. بر اساس تعداد و نوع معادلاتی که ارضا می گردند و همچنین فرضیات ساده کننده ای که برای حل دستگاه معادلات مورد استفاده قرار می گیرد، تعدادی فرمول بندی ارایه شده و به دنبال آن یک فرمول بندی برای بررسی گسیختگی پیش رونده در محاسبات نیز ارایه گردیده است. در نهایت اعتبار نتایج روش قطعات افقی با استفاده از نتایج چند روش معتبر تحلیلی ارزیابی شده و همخوانی مناسبی بین این نتایج مشاهده گردیده است.

مبنای طراحی و تحلیل سدهای برقابی در دفاتر مهندسی، استفاده از یک مدل شبیه سازی بر مبنای اعتمادپذیری (RBS) با استفاده از روش روندیابی متوالی جریان (SSR) و استفاده از یک سری منفرد تاریخی و معلوم از آبدهی ورودی به مخزن در تخمین پتانسیل برقابی است. در این مقاله بررسی تاثیر پارامتر سطح اعتمادپذیری تامین انرژی و نیز عدم قطعیت در سری آبدهی رودخانه بر مولفه های طراحی و عملکرد یک مخزن برقابی مورد توجه قرار گرفته است. بدین منظور در ابتدا یک مدل شبیه سازی بهره برداری از مخزن بر مبنای اعتمادپذیری برای تعیین پتانسیل تولیدی انرژی سد برقابی کارون 5 به عنوان مطالعه موردی به عنوان مدل مبنای تحلیل توسعه یافته است که روند تکراری استفاده از آن منجر به تعیین ظرفیت نصب نیروگاه، بار آب و دبی طراحی در رقوم های نرمال مختلف مخزن می گردد. از این مدل برای ارزیابی اثر سطح اعتمادپذیری تامین تقاضای انرژی استفاده شده و ملاحظه گردید تغییر سطح اعتمادپذیری در محدوده 80-100 درصد در یک رقوم نرمال مخزن، ظرفیت نصب و انرژی مطمئن سالانه و متوسط انرژی کل سالانه به ترتیب تا 44، 38 و 10 درصد تغییر می کند. در ادامه به منظور ارزیابی نقش عدم قطعیت در سری آبدهی رودخانه بر شاخص های طراحی و با استفاده از یک مدل سری زمانی اقدام به ساخت سریهای متعدد مصنوعا تولید شده از جریان رودخانه گردید. با شبیه سازی مونت کارلو بهره برداری از مخزن با سریهای مذکور ملاحظه شد که در حالت استفاده از مدل سری زمانی با جریانهای همبسته، انرژی مطمئن بین 14 تا 17 درصد و در حالت مدل آبدهی با جریانهای مستقل بین 8 تا 17 درصد نسبت به شرایط استفاده از سری آبدهی تاریخی قابل تغییر است. نتایج فوق بیانگر ضرورت احتساب نقش عدم قطعیت جریان و نیز انجام مطالعات بیشتر در انتخاب سطح اعتمادپذیری تامین نیاز انرژی در طراحی سدهای برقابی است، که در کمتر در سطح مطالعات کاربردی مورد توجه قرار می گیرند.