پیش بینی دقیق توزیع تنش برشی مرزی در کانالهای روباز در بسیاری از مسائل مهندسی نظیر طراحی کانال های پایدار، محاسبات مربوط به افت انرژی و رسوب گذاری در کانال ها حائز اهمیت می باشد. مطالعه های حاضر به بررسی چگونگی توزیع تنش برشی در کانال های نیم سهموی به دو روش انرژی و مومنتم و تغییرات آن در شرایط مختلف هیدرولیکی پرداخته است. برای تعیین تغییرات تنش برشی موضعی به روش انرژی از لوله پرستون با قطر خارجی چهار میلی متر مجهز به سلول های حساس به فشار دینامیک استفاده گردید. برای تبدیل فشار قرائت شده به تنش برشی از منحنی کالیبراسیون پتل استفاده شد. برای اندازه گیری مستقیم تنش برشی کل به روش مومنتم از روش فلوم لبه چاقویی استفاده شد. در نهایت روابطی برای تخمین تنش برشی در جدارهای صاف و زبر در کانال های نیم سهموی ارائه گردید. نتایج نشان دهنده این موضوع می باشد که تنش برشی جداره کانال در شرایط بستر صاف و زبر به ترتیب به-طور متوسط 7/3 درصد و 6/4 درصد بیش از تنش بستر می باشد. هم چنین اندازه گیری تنش برشی جداره و بستر به روش مومنتم در شرایط جداره صاف و زبر به طور متوسط مقادیر تنش برشی را 7/2 درصد و 85/5 درصد بیش از روش انرژی نشان می دهد.

تنش برشی جداره در طول محیط مرطوب یک کانال متاثر از عوامل زیادی است که روی ساختار جریان تاثیر می گذارند. در این تحقیق، مطالعات اخیر در مورد توزیع تنش برشی جداره در کانال های روباز با مقطع دایره ای نیمه پر تحت شرایط عاری از رسوبات و املاح ولی مشابه آنچه که در کانال انتقال فاضلاب به مرور زمان به وقوع می پیوندد، بررسی می شود. آزمایشات متعددی برای اندازه گیری سرعت های نقطه ای و تنش برشی جداره در طول محیط مرطوب ترتیب داده شده است. تنش برشی موضعی جداره در طول محیط مرطوب با استفاده از لوله پرستون، (Preston tube) اندازه گیری شده است تا رفتار جریان در این نوع مقاطع کانال ها که به منظور جمع آوری آب های سطحی و دفع فاضلاب مورد بهره برداری قرار می گیرند، تعیین شود. نتایج حاصل نشان می دهد که توزیع تنش برشی در طول محیط مرطوب مقطع کانال متاثر از نه تنها شکل مقطع بلکه عدد فرود جریان می باشد. به گونه ای که دراعداد فرود بالاتر توزیع ها دارای ناهمواری ها و بی نظمی بیشتری می شوند. نتایج همچنین نشان می دهد که برای کانال ها با شیب ملایم توزیع ها قدری هم اندازه هستند ولی در مورد کانال های شیب دار چنین نیست. معادلات لازم برای تعیین سهم درصد نیروی برشی دیواره %SFw، آنالیز شده که روی دیواره های کناری و بستر کانال اثر می گذارند. نتایج نشان می دهد که %SFw رابطه ای منطقی تری با نسبت طول محیط مرطوب بستر به طول محیط مرطوب دیواره Pb/Pw بدست می آید. آنگاه رابطه جدیدی برای کانال های با مقطع دایره ای (بدون و با کف افقی) برای این منظور بدست آمده است. نتایج حاصل برای بررسی و مطالعه مدل های عددی مورد استفاده در کانال های روباز با مقطع مشابه بسیار مفید و قابل استفاده می باشد.

مقدمه: یکی از مسائل مورد بحث در رشته های مختلف دندانپزشکی بررسی اثر نیروهای اعمال شده به دندان و ترمیمی های دندانی است که پس از معالجات دندان به آن وارد می شود. با توجه به اینکه هر جسم یا ماده ای دارای یک حد نهایی برای تحمل تن شها می باشد لذا کاربرد نیروهای بیش از حد توان باعث می گردند تا سلامت و کیفیت آن را تغییر دهند. به طور متداول نیروهای مضغی از ناحیه مولرها به سمت ثنایای میانی کاهش می یابند. میانگین تقریبی نیروهای اعمال شده برروی دندان مولر 170 پوند برابر 565 نیوتن، پره مولرهای 70 پوند و ثنایای میانی در حدود 37 پوند برابر با 155 نیوتن تخمین زده می شوند. این نیروها با افزایش سن به دلایل متنوع زیادتر می شوند. لذا برای یک دندانپزشک بررسی اثر نیروهای وارد بر روکش و سمان زیرین آن از اهمیت ویژه ای برخوردار است. بنابراین او می تواند نکات ضعف در درمان Crownها را شناخته و در رفع آن تدابیر لازم را رعایت نماید. با توجه به اینکه روش Finite element در سه دهه اخیر در حل معضلات دندانپزشکی نقش ارزشمندی داشته است این مطالعه انجام پذیرفت. هدف از این مطالعه بررسی الگوی توزیع تنش بر سمان مصرفی بین Crown و عاج دندان ثنایای میانی بود.مواد و روشها: بدین منظور از روش Finite element (FE) که یک روش دقیق آنالیز کامپیوتری است استفاده گردید لذا با توجه به مطالب مذکور مدل دندان سانترال بالا توسط کامپیوتر ترسیم و آناتومی مدل دندان به دقت ملحوظ گردید تا یک مدل کامپیوتری ایده آل به وجود آید. نیروهای تنش زا با زوایای 30 و 50 درجه به لبه انسیزولینگوالی و یک سوم انسیزالی ناحیه لینگوال محور طولی دندان وارد گردید. با توجه به کتب و مقالات مرجع اطلاعات لازم به کامپیوتر منتقل و کامپیوتر آن Super sap انتحاب گردید.یافته ها: نتایج حاصل از روش دو بعدی نشان می دهند که میزان تنش برشی به وجود آمده در سمت لینگوال متفاوت از مقدار آن در سمت باکال است. در بارگذاری دوم (روش سه بعدی) میزان تنش در سمت لینگوال ناحیه طوق به مقدار چشمگیری کاهش می یابد و حدود 10 مگاپاسکال می رسد که این مقدار کمتر از میزان تحمل سمان زیرین روکش می باشد در صورتی که در بارگذاری اول مقدار تنش برابر با 17.8 مگاپاسکال است که این مقدار بیش از حد قابل تحمل آن است. مقایسه تنشهای ایجاد شده در سمان زیرین روکش ممکن است بستگی به آلیاژ انتخاب شده و ضخامت ساختار فلزی Crown آن داشته باشد.نتیجه گیری و توصیه ها: با توجه به استحکام بسیاری از سمانها اعمال نیروی زیاد ممکن است منجر به شکست لایه سمان در فاصله بین عاج دندان و ساختار فلزی شود و در نهایت منجر به شکست در درمان دندان مورد معالجه گردد.

به منظور بررسی ساختار جریان (flow structure) در کانال های روباز، در شرایط جریان یکنواخت، تنش برشی و توزیع آن مورد تحقیق قرار گرفته است. از آنجایی که توزیع تنش برشی در طول جداره کانالها و همچنین تاثیر شکل مقطع در میزان حمل رسوبات بسیار مهم است، توزیع تنش برشی در کانالهای با مقطع مختلف (مستطیلی، ذوزنقه ای، دایره ای و مقطع مستطیلی با کفv شکل) بررسی و مقایسه شده اند. برای اندازه گیری تنش برشی جداره از لوله پرستون  (Preston tube)به قطر داخلی 4.075 میلی متر استفاده شده است. نتایج داده های آزمایشگاهی نشان می دهند که توزیع تنش برشی در تمام مقاطع کانالها در شرایط جریان فوق بحرانی تغییراتی مشهود داشته ولی در حالت جریان زیر بحرانی توزیع ها بدون برآمدگی و نسبتا صاف هستند. نتایج حاصل همچنین نشان می دهد که شکل مقطع کانال و جریانهای ثانویه(secondary flows) در توزیع تنش برشی بسیار موثر بوده است. البته این تاثیر در جریان های زیر بحرانی و فوق بحرانی در کانالها متفاوت می نمایند. بدین منظور از آنالیز درصد سهم نیروی برشی دیواره کانال  (%SFw)استفاده گردیده است. براساس نتایج به دست آمده، نسبت محیط مرطوب بستر کانال به محیط مرطوب دیواره آن (P+ = Pb/Pw) پارامتر مناسبی برای معرفی%SFw می باشد. یک نتیجه جالب این است که مقدار متوسط ضریب ویسکوزیته گردابی (l) تابع دبی جریان در کانالها است، طوری که با افزایش دبی جریان از مقدار l کاسته می شود. این موضوع بایستی در مدل های کامپیوتری برای جریان در کانال های روباز مدنظر قرار گیرد.

خصوصیات هیدرولیکی جریان در آبراهه های عریض، به دلیل وجود نسبت بالای عرض به عمق جریان، b/h، شرایط متفاوت-تری نسبت به کانال های کم عرض دارد. در این تحقیق، با استفاده از مدل فیزیکی یک کانال عریض با جداره ثابت به طول 60 متر و عرض 5/1 متر با نسبت عرض به عمق جریان 12 الی 56، مشخصه های هیدرولیکی جریان در کانال های عریض، شامل رابطه دبی-عمق، توزیع های سرعت و تنش برشی جریان مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تحقیق نشان می دهد که سرعت حداکثر در کانال های عریض در نزدیکی سطح جریان رخ می دهد. از بررسی توزیع قائم سرعت جریان آشکار می شود که این توزیع از قانون معروف لگاریتمی پیروی می کند. همچنین نتایج حاصل بیان می کند که تنش برشی حداکثر در محور میانی کانال عریض بوجود می آید و با افزایش نسبت عرض به عمق، b/h، تنش برشی بی بعد افزایش می یابد. در b/h های کمتر از 30، تنش برشی بی بعد کف کوچکتر از 9/0 و برای b/h های بزرگتر از 30، تنش برشی بی بعد کف بزرگتر از 9/0 می باشد. مقایسه نتایج کانال های عریض و کانال های با عرض بهینه به نسبت b/h=2 گویای آن است که در کانال های کم عرض، رابطه بین نسبت b/h با تنش برشی به صورت خطی است ولی در کانال های عریض رابطه توانی بر آنها حاکم است. همچنین در کانال های عریض، درصد سهم نیروی برشی دیواره ها (%SFW) به دلیل عمق کم جریان کمتر از 10 و ناچیز بوده و می توان برای منظورهای طراحی از سهم دیواره ها در تنش برشی صرفنظر نمود.

روش ارایه شده توسط شیونو و نایت (SKM) قادر به تخمین توزیع سرعت متوسط عمقی و تنش برشی در کانال های باز است. SKM نیاز به کالیبره شدن دارد. پارامترهایی که باید کالیبره گردند عبارت اند از فاکتور اصطکاک f، لزجت چرخشی عرضی λ و جریان ثانویه Γ. از بین این پارامترها، λ=0.07 به عنوان مقدار استاندارد لزجت چرخشی در مسایل کاربردی درنظر گرفته می شود. بنابراین، دقت تخمین توزیع سرعت متوسط عـمقی و تنــش برشی با SKM  به نحوه تعیین f وΓ  مرتبط خواهد بود. در این مقاله، الگوهای سلول های جریان ثانویه (Γ) و توزیع فاکتور اصطکاک (f) در یک کانال مستقیم منشوری مثلثی با زبری یکنواخت ارایه شد. در تعیین بهترین ساختار توزیع فاکتور اصطکاک از روش سعی و خطا استفاده گردید تا با استفاده از SKM بهترین نتایج حاصل گردد. نتایج به دست آمده از مقایسه توزیع سرعت متوسط عمقی و تنش برشی تخمین زده شده توسط SKM و اطلاعات آزمایشگاهی نشان می داد که اگر دو پارامتر f و Γ بر اساس الگوهای صحیحی انتخاب شوند، SKM می تواند توزیع سرعت و تنش برشی را به درستی تخمین بزند.

کانال های مرکب مقاطع هیدرولیکی می باشند که از دو بخش کانال اصلی و سیلاب دشت تشکیل یافته اند. در رودخانه های پیچان، با گذشت زمان و حرکت جانبی پیچ ها، میزان پیشروی قوس بیرونی افزایش یافته و مقدار سینوسیتی یا خمیدگی در پلان گسترش می-یابد. در این رودخانه ها، انحنای بخش های پیچان با پارامتر بی بعدی به نام عدد سینوسیتی تعریف می شود که عبارت از نسبت طول پیچان کانال اصلی به طول دشت سیلابی می باشد. با افزایش عدد سینوسیتی، شیب، سرعت جریان و ظرفیت انتقال دبی رودخانه کاهش می یابد. در نتیجه، خطر سیلابی شدن به طور قابل توجهی افزایش یافته و در هنگام بروز سیلاب، سطح آب از مقطع اصلی رودخانه فراتر رفته و وارد دشت های سیلابی آن می شود. آگاهی از توزیع تنش برشی جداره و شدت آشفتگی جریان در عرض رودخانه برای پیش بینی تغییرات هندسی مقطع و مورفولوژی بستر ضرروی است. در این تحقیق با استفاده از نرم افزارFlow3D که یک نرم افزار قوی در زمینه دینامیک سیالات محاسباتی می باشد، به بررسی توزیع سرعت در نزدیک بستر، تنش برشی جداره، شدت و انرژی آشفتگی درکانال اصلی پیچان رود تحت تاثیر اعداد سینوسیتی مختلف پرداخته شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی عددی نشان می دهد که با افزایش عدد سینوسیتی کانال از 1 به 1/641، سرعت در نزدیکی بستر و تنش برشی کاهش یافته و شدت و انرژی آشفتگی افزایش می یابد، به طوری که حداکثر مقدار پارامترهای فوق در تمامی کانال مرکب پیچان در قوس داخلی رخ می دهد.

تخمین مقاومت هیدرویکی جریان در کانال های روباز به واسطه ی وجود جریان های ثانویه و لزجت گردابی همواره با چالش جدی مواجه بوده است. به واسطه ی وجود اثر جداره ها بر موقعیت سرعت حداکثر، تعیین سهم لوله های جریان در بستر و جداره با خطا مواجه است. برای این منظور در این تحقیق ابتدا با استفاده از روش ترسیم تطابقی و رسم خطوط هارمونیک جریان و پتانسیل، سهم لوله های جریان در بستر و جداره تخمین زده شده؛ پس از آن، با حذف اثر عوامل ایجادکننده ی گرادیان سرعت در نتایج ساده شده ی حل توام معادلات پیوستگی و ممنتم، مقادیر تنش برشی حاصل از وزن لوله های جریان در بستر و جداره ها محاسبه گردید. از مقایسه ی نتایج حاصل از روش ترسیم تطابقی با نتایج آزمایشگاهی اندازه گیری مستقیم تنش برشی، میزان اندرکنش گردایان سرعت بر نتایج تنش برشی به روش ترسیم تطابقی تعیین گردید. بررسی-ها نشان می دهد که با افزایش نسبت ظاهری، اثر گرادیان سرعت کاهش می یابد، به گونه ای که با افزایش نسبت ظاهری از 1 به 20، میزان اثر گرادیان سرعت بر تخمین تنش برشی بستر به ترتیب از 7 به 1 درصد و در جداره از 15 به 3 درصد کاهش می یابد. سرانجام با ارائه ی روابطی مقادیر تدقیق شده ی تنش برشی در بستر و جداره معرفی شده اند.

دیوارهای برشی بتن آرمه به عنوان سیستم مقاوم در برابر بارهای لرزه ای در سازه های بلند مرتبه در همه جای دنیا مورد استفاده قرار می گیرند. تغییر در نیازهای آیین نامه ای، و عوامل مخرب باعث شده تا بعضی از دیوارهای برشی برای ادامه عمر خدمت ضعیف باشند. در سال های اخیر مواد FRP در صنعت ساختمان مورد توجه قرار گرفته اند. استفاده از این مواد در طرح های بهسازی به دلیل ویژگی های ممتاز آن ها جذابیت یافته است. با این وجود مروری بر تحقیقات گذشته نشان می دهد که بر خلاف دیوارهای چاق، تا کنون بر روی تقویت دیوار برشی بتن آرمه لاغر با مواد FRP تحت بار مونوتونیک مطالعه آزمایشگاهی یا تحلیلی صورت نگرفته است.در این مقاله اثر تقویت اجزا مرزی دیوار توسط مواد FRP، بر رفتار دیوار برشی بتن آرمه لاغر مورد مطالعه قرار گرفته است. نرم افزار اجزای محدود ابتدا کالیبره شده و درستی نتایج آن با مدل سازی نمونه های آزمایشگاهی مورد تائید قرار گرفته است. در این تحقیق از روش آنالیز اجزای محدود غیر خطی بتن آرمه و مدل رفتاری پلاستیسیته آسیب (Damage Plasticity)، به همراه اثر سخت شدگی کششی برای مدل سازی رفتار بتن استفاده شده است. نتایج این مطالعه نشان داد که تقویت اجزای مرزی دیوار توسط مواد FRP باعث بهبود باربری دیوار می شود.