2-1-مقدمه 4
2-2-مایکرومکانیک محیط‏های دانه‏ای 5
2-3-روش المان‏های مجزا 6
2-4-چرخه محاسبات 6
2-5-الگوریتم تعیین نیروهای بین ذره‏ای 7
2-6-اعمال معادله حرکت 11
2-7- شرایط مرزی 13
2-7-1- شرایط فضای تناوبی 13
2-7-2- شرایط مرزی صلب 14
2-7-3- شرایط مرزی هیدرواستاتیکی 14
2-7-4- شرایط مرزی جاذب انرژی 15
2-8-نتیجه گیری 15

فصل سوم مروری بر تحقیقات گذشته

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3-1-مقدمه 17
3-2-مدل سازی انتشار موج برشی در خاک دانه­ای 18
3-2-1-انتشار موج برشی در ستون خاک با بستر صلب 21
3-2-2-انتشار موج برشی در ستون خاک با شرایط مرزی جاذب انرژی در بستر 29
3-3-مدل سازی انتشار موج فشاری در خاک دانه­ای با استفاده از DEM 34
3-3-1-بررسی اثر عرض نمونه در انتشار موج 34
3-3-2-بررسی اثر میرایی ویسکوز در انتشار موج 37
3-3-3-بررسی اثر شکل ذرات در انتشار موج 38
3-3-4-بررسی اثر چیدمان ذرات در انتشار موج 39
3-3-5-بررسی اثر فرکانس در انتشار موج 40
3-3-6-بررسی اثر قطر ذرات در انتشار موج 44
3-3-7-بررسی اثر ضریب اصطکاک ذرات در انتشار موج 46
3-3-8-بررسی اثر فشار در سرعت انتشار موج 48
3-3-9-بررسی اثر branch vector در انتشار موج 50
3-3-9-1-مدل سازی محیط دانه­ای خشک 51
3-3-9-2-مدل سازی محیط دانه­ای سیمانته شده 55
3-4-نتیجه­گیری 59

 

فصل چهارم مراحل مدلسازی و کالیبراسیون

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4-1-مقدمه 61
4-2- تولید ذرات 61
4-3-اعمال شرایط مرزی و اولیه 62
4-4- انتخاب مدل تماسی 63
4-4-1-مولفه­های رفتاری 63
4-4-1-1-سختی 63
4-4-1-2-لغزش 64
4-4-1-3-رفتارهای چسبندگی 64
4-4-2-مدل هرتز 64
4-4-3-نتیجه گیری 65
4-5-اختصاص دادن خواص به مصالح 66
4-6-میرایی 66
4-6-1-میرایی محلی 67
4-6-2-میرایی ویسکوز 67
4-7-مشخص کردن گام زمانی جهت تحلیل و استفاده از روش density scaling 68
4-8-شرایط مرزی جاذب انرژی و بارگذاری 69
4-8-1- بارگذاری 72
4-9-صحت سنجی (کالیبراسیون مدل) 73
4-9-1-آزمایشات انجام شده توسط Stephen R.Hostler (2005) 73
4-9-2-نتایج بدست آمده توسط Stephen R.Hostler (2005) 75
4-9-3-نتایج بدست آمده از شبیه سازی 76
4-10-نتیجه گیری 76

 

 

فصل پنجم بررسی اثر پارامترهای مختلف بر سرعت موج

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5-1-مقدمه 78
5-2-بررسی نحوه انتقال موج در مصالح دانه­ای 78
5-3-بررسی اثر میزان تخلخل بر سرعت انتشار موج 83
5-3-1-بررسی تغییرات عدد متوسط تماسی بر سرعت انتشار موج 83
5-3-2-بررسی تغییرات تخلخل برای نمونه­های مختلف 85
5-3-3-بررسی تغییرات میانگین نیروهای تماسی برای نمونه­های مختلف 88
5-3-4-بررسی تغییرات نیروهای نامتعادل کننده در طی اعمال موج 90
5-3-5-بررسی تغییرات تنش در جهت­های افقی و قائم 91
5-3-6-بررسی تغییرات سرعت ذرات در طی اعمال موج 93
5-4-بررسی اثرسختی سطح ذرات بر سرعت انتشار موج 97
5-4-1-بررسی تغییرات عدد متوسط تماسی بر نمونه­ها 97
5-4-2-بررسی تغییرات سرعت 100  
5-5-بررسی اثر دانسیته ذرات بر سرعت انتشار موج 100  
5-6-بررسی اثر میزان غیر یکنواختی دانه­ها (PDI) بر سرعت انتشار موج 103  
5-6-1-تعریف ضریب غیر یکنواختی دانه­ها (PDI) 103  
5-7- بررسی میزان تاثیر دانه بندی خاک بر سرعت انتشار موج 106  
5-8-نتیجه گیری 113  
       

 

 

فصل ششم نتیجه­گیری و پیشنهادات

 

 

 

6-1-نتیجه­گیری 114
6-2-پیشنهادات 115

مراجع

 

 

مراجع 116




فهرست اشکال

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

پایان نامه و مقاله

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


یک مطلب دیگر :


کامنت مارکتینگ با هدف کسب بک لینک


شکل 2-1- یک ذره در تماس با سایر ذرات در تعادل استاتیکی 5
شكل 2-2- مراحل مختلف مدل‌سازی مجموعه ذرات با استفاده از روش DEM در یك گام زمانی 7
شکل 2-3 – دو ذره‏‏ی کروی در تماس با هم 8
شکل 2-4- اندرکنش ذره – ذره 9
شکل 2-5- الف) تغییرات نیرو – تغییرمکان برای نیروی مماسی تماس، ب) تغییرات نیرو – تغییرمکان برای نیروی نرمال تماس 10
شکل 2-6- صفحه تماس و نیروی مماسی تماس 10
شکل 2-8 – شرایط مرزی هیدرواستاتیکی و تماس ذره با صفحه مرزی(Ng, 2002) 15
شکل3-1-مجموعه شبیه سازی شده در DEM El Shamy Zamaniو 2011 20
شکل3-2-پروفیل تخلخل اولیه سه نوع خاک مورد استفاده در شبیه سازی Zamaniو El Shamy (2011) 20
شکل3-3-تاریخچه زمانی شتاب افقی محاسبه شده در محل­های مشخص شده در مرکز توده خاک و و برای حالت­های a: ، b: ، و c: ،( Zamaniو El Shamy (2011)) 22
شکل3-4-نتایج DEM برای حلقه­های تنش-کرنش برای سه نوع خاک در عمق 4 متری زیر سطح( Zamaniو El Shamy (2011)) 23
شکل3-5-تغییرات مدول برشی در زمان لرزش در عمق 4 متری زیر سطح و و برای حالات a: ، b: ، و c: ،( Zamaniو El Shamy (2011)) 24
شکل3-6-مشخصات دینامیکی خاک محاسبه شده برای سه نمونه در عمق 4 متری زیر سطح a: منحنی مدول برشی کاهش یافته، b: منحنی نسبت میرایی برای حالت ( Zamaniو El Shamy (2011)) 25
شکل3-7-مشخصات دینامیکی خاک محاسبه شده a: منحنی مدول برشی کاهش یافته، b: منحنی نسبت میرایی برای حالت با استفاده از نتایج DEM در عمق­های متفاوت( Zamaniو El Shamy (2011)) 26
شکل 3-8-پروفیل­های محاسبه شده، a: مدول­های برشی در کرنش کم، b: سرعت موج برشی برای توده­های خاک متفاوت( Zamaniو El Shamy (2011)) 27
شکل3-9-پروفیل فاکتور دامنه شتاب برای انواع خاک در فرکانس 3 هرتز و دامنه شتاب­های a: 0.01g، b: 0.1g، c: 0.4g( Zamaniو El Shamy (2011)) 27
شکل 3-10-مقایسه نتایج DEM و SHAKE در شتاب ( Zamaniو El Shamy (2011)) 31
شکل 3-11-تاریخچه زمانی شتاب افقی محاسبه شده در محل عمق­های تعیین شده برای حالت ، a: بستر الاستیک و فرکانس 1 هرتز، b: محیط نامحدود و فرکانس 1 هرتز، c: بستر الاستیک و فرکانس 3 هرتز، d: محیط نامحدود و فرکانس 3 هرتز( Zamaniو El Shamy (2011)) 32
شکل 3-12-پروفیل دامنه شتاب برای حالت ، a: و فرکانس 1 هرتز، b: و فرکانس 3 هرتز،( Zamaniو El Shamy (2011)) 33
شکل 3-13-نتایج DEM برای حلقه­های تنش-کرنش سیکلی برای در عمق 4 متری زیر سطح، a: بستر سنگی صلب و فرکانس 1 هرتز، b: بستر الاستیک و فرکانس 1 هرتز، c: محیط نامحدود و فرکانس 1 هرتز، d: بستر سنگی صلب و فرکانس 3 هرتز، e: بستر الاستیک و فرکانس 3 هرتز، f: محیط نامحدود و فرکانس 3 هرتز( Zamaniو El Shamy (2011)) 33
شکل 3-14-شکل هندسی مدل Constantine N. Tomasو همکاران (2009) 34
شکل 3-15-تعریف زمان رسیدن اولین موج( Constantine و همکاران (2009)) 36
شکل 3-16-سرعت موج گروهی P در مقابل فرکانس برای نسبت­های H/B مختلف، ، B/d=25 و ( Constantine N. Tomasو همکاران (2009)) 36
شکل 3-17-سرعت موج گروهی P در مقابل برای نسبت­های H/B مختلف، ، B/d=25 و ( Constantine N. Tomasو همکاران (2009)) 37
شکل 3-18-سرعت موج گروهی P در مقابل برای نسبت­های میرایی ویسکوز متفاوت، B/d=25، H/B=2 و ( Constantine N. Tomasو همکاران (2009)) 37
شکل 3-19-میرایی موج با عرض­های متفاوت (Williams و همکاران (2008)) 38
شکل 3-20-محدوده تماس، کانتورهای تنش برشی در شکل­های متفاوت(Williams و همکاران (2008)) 39
شکل 3-21-چیدمان­ها و نیروهای تماسی متفاوت(Williams و همکاران (2008)) 40
شکل 3-22-سیگنال­های به وجود آمده در نتیجه حرکت دیواره چپی سلول شبیه سازی نشان داده شده است. سیگنال ورودی، فشار در دیواره چپی با خط پر و فشار در دیوار راستی با خط چین نشان داده شده است. منحنی­های بالا از اندازه­گیری­های انجام شده در 20 ذره بالای بستر بدست آمده و منحنی­های پایین از اندازه­گیری­های انجام شده در 50 ذره بالای بستر بدست آمده است. (Stephen R. Hostler (2005)) 41
شکل 3-23-فاصله فازی بین فشار خروجی (دیوار راستی) و تغییر مکان دیوار چپی. (Stephen R. Hostler (2005)) 42
شکل 3-24-سرعت فازی محاسبه شده از فاصله فازی. (Stephen R. Hostler (2005)) 43
شکل 3-25-دامنه فشار ثبت شده در دیواره چپی سلول شبیه سازی. هر نقطه میانگین 5 شبیه سازی مستقل است. (Stephen R. Hostler (2005)) 44
شکل 3-26-سرعت موج گروهی P در مقابل فرکانس برای قطرهای مختلف ذرات، ، H/B=2 و ( Constantine N. Tomasو همکاران (2009)) 45
شکل 3-27-سرعت موج گروهی P در مقابل برای قطرهای مختف ذرات، ، H/B=2 و ( Constantine N. Tomasو همکاران (2009)) 45
شکل 3-28-سرعت موج اندازه گیری شده توسط Hostler (2005) برای قطرهای مختلف 46
شکل 3-29-زنجیره تک بعدی از ذرات بیضوی (Shukla (1993)) 47
شکل 3-30-نتایج بدست آمده از آنالیز اثر سختی سطح ذرات در سرعت نشر موج (Shukla (1993)) 47
شکل 3-31-بافت معمول در مصالح دانه­ای (Martin H. Sadd و همکاران 1999) 51
شکل 3-32-قانون تماسی هیستریک غیر خطی 52
شکل 3-33-مجموعه شدیداً غیر ایزوتروپیک، 882 ذره، نسبت تخلخل 0.43 و عدد تماس برابر با 2.87(Martin H. Sadd و همکاران 1999) 53
شکل 3-34-مجموعه غیر ایزوتروپیک ضعیف، 1042 ذره، نسبت تخلخل 0.25 و عدد تماس برابر با 4.17 (Martin H. Sadd و همکاران 1999) 55
   
شکل 3-35-طرح شماتیک مدل چسبندگی تماسی(Martin H. Sadd و همکاران 1999) 56
شکل 3-36-مدل تصادفی ایجاد شده برای ذرات سیمانته شده(Martin H. Sadd و همکاران 1999) 57
شکل 3-37-پراکندگی بافت سیمانته شده برای مدل­های قائم و افقی(Martin H. Sadd و همکاران 1999) 58
شکل4-1-نمایی از مجموعه ذرات 62
شکل4-2- چگونگی برقراری ارتباط بین ذره- ذره یا ذره- مرز 63
شکل 4-3-رفتار نیرو-تغییر مکان برای تماسی که در یک نقطه اتفاق می­افتد 64
شکل4-4-نمایش سرعت ذرات در زمان اعمال موج در شرایط ثابت تکیه گاهی 71
شکل4-5-نمایش سرعت ذرات در زمان اعمال موج در شرایط جاذب انرژی 71
شکل4-6-نحوه اعمال بارگذاری به مجموعه ذرات 73
شکل 4-7- نمایی شماتیک از دستگاه جهت آزمایش انتشار موج 74
شکل 4-8– فاصله فازی بین سیگنال­ها در دو مبدل به فاصله 40 میلی­متر در برابر فرکانس برای دو شتاب (خط ممتد) و (خط چین) نشان داده شده است. 75
شکل 4-9–فاصله فازی در مقابل فرکانس ارتعاش موج 76
شکل5-1-نمایش زنجیره نیروها در محیط­های دانه­ای 79
شکل 5-2- نمایش شبکه زنجیره نیروهای تماسی بین ذرات در مدل سازی انجام شده در کار حاضر 80
شکل 5-3-الف) نمایش نیروهای تماسی در 150 امین گام بارگذاری 81
شکل 5-3-ب) نمایش نیروهای تماسی در 300 امین گام بارگذاری 81
شکل 5-3-ج) نمایش نیروهای تماسی در 450 امین گام بارگذاری 82
شکل 5-3-د) نمایش نیروهای تماسی در 600 امین گام بارگذاری 82
شکل5-4-نمایش زنجیره­های نیروهای تماسی (Contact Force Chains) برای تخلخل 0.15 و CN=3.7 83
شکل5-5-نمایش زنجیره­های نیروهای تماسی (Contact Force Chains) برای تخلخل 0.18 و CN=3. 5 84
شکل5-6-نمایش زنجیره­های نیروهای تماسی (Contact Force Chains) برای تخلخل 0.2 و CN=3.2 84
شکل5-7-نمایش زنجیره­های نیروهای تماسی (Contact Force Chains) برای تخلخل 0.23 و CN=3.04 85
شکل5-8-نمایش تغییرات تخلخل با زمان برای نمونه با تخلخل 0.15 (محور افقی زمان و محور قائم تخلخل می­باشد) 86
شکل5-9-نمایش تغییرات تخلخل با زمان برای نمونه با تخلخل 0.18 (محور افقی زمان و محور قائم تخلخل می­باشد) 86
شکل5-10-نمایش تغییرات تخلخل با زمان برای نمونه با تخلخل 0.2 (محور افقی زمان و محور قائم تخلخل می­باشد) 87
شکل5-11-نمایش تغییرات تخلخل با زمان برای نمونه با تخلخل 0.23 (محور افقی زمان و محور قائم تخلخل می­باشد) 87
شکل5-12-نمایش تغییرات میانگین نیروهای تماسی با زمان برای نمونه با تخلخل 0.15 (محور افقی زمان و محور قائم میانگین نیروهای تماسی می­باشد) 88
شکل5-13-نمایش تغییرات میانگین نیروهای تماسی با زمان برای نمونه با تخلخل 0.18 (محور افقی زمان و محور قائم میانگین نیروهای تماسی می­باشد) 89
شکل5-14-نمایش تغییرات میانگین نیروهای تماسی با زمان برای نمونه با تخلخل 0.2 (محور افقی زمان و محور قائم میانگین نیروهای تماسی می­باشد) 89
شکل5-15-نمایش تغییرات میانگین نیروهای تماسی با زمان برای نمونه با تخلخل 0.23 (محور افقی زمان و محور قائم میانگین نیروهای تماسی می­باشد) 90
شکل5-16-نمایش تغییرات نیروهای نامتعادل کننده (unbalanced force) با زمان (محور افقی زمان و محور قائم میانگین نیروهای تماسی می­باشد) 91
شکل5-17-نمایش تغییرات تنش در جهت افقی با زمان (محور افقی زمان و محور عمودی تنش در جهت افقی می­باشد) 92
شکل5-18-نمایش تغییرات تنش در جهت قائم با زمان (محور افقی زمان و محور عمودی تنش در جهت قائم می­باشد) 92
شکل5-19-نمایش تغییرات سرعت ذرات در مدت زمان اعمال بارگذاری 94
شکل5-20-نمایش انتقال موج فشاری به ذره (به فاصله 10 سانتی­متر از کف نمونه) در نمونه با تخلخل 0.15 (مجور افقی زمان و محور قائم سرعت ذره می­باشد) 95
شکل5-21- نمایش انتقال موج فشاری به ذره (به فاصله 10 سانتی­متر از کف نمونه) در نمونه با تخلخل 0.18 (مجور افقی زمان و محور قائم سرعت ذره می­باشد) 95
شکل5-22- نمایش انتقال موج فشاری به ذره (به فاصله 10 سانتی­متر از کف نمونه) در نمونه با تخلخل 0.2 (محور افقی زمان و محور قائم سرعت ذره می­باشد) 96
شکل5-23- نمایش انتقال موج فشاری به ذره (به فاصله 10 سانتی­متر از کف نمونه) در نمونه با تخلخل 0.23 (مجور افقی زمان و محور قائم سرعت ذره می­باشد) 96
شکل5-24-نمایش تغییرات سرعت با تخلخل 97
شکل5-25-نمایش تغییرات تخلخل با زمان برای نمونه با ضریب اصطکاک 0.1 (محور افقی زمان و محور قائم تخلخل می­باشد) 98
شکل5-26-نمایش تغییرات تخلخل با زمان برای نمونه با ضریب اصطکاک 0.3 (محور افقی زمان و محور قائم تخلخل می­باشد) 98
شکل5-27-نمایش تغییرات تخلخل با زمان برای نمونه با ضریب اصطکاک 0.5 (محور افقی زمان و محور قائم تخلخل می­باشد) 99
شکل5-28-نمایش تغییرات تخلخل با زمان برای نمونه با ضریب اصطکاک 0.7 (محور افقی زمان و محور قائم تخلخل می­باشد) 99
شکل5-29-نمایش تغییرات سرعت با ضریب اصطکاک 100
شکل5-30-نمایش زنجیره­های نیروهای تماسی (Contact Force Chains) برای و عدد متوسط تماسی برابر با CN=3.5 101
شکل5-31-نمایش زنجیره­های نیروهای تماسی (Contact Force Chains) برای و عدد متوسط تماسی برابر با CN=3.5 101
شکل5-32-نمایش زنجیره­های نیروهای تماسی (Contact Force Chains) برای و عدد متوسط تماسی برابر با CN=3.5 102
شکل5-33-نمایش زنجیره­های نیروهای تماسی (Contact Force Chains) برای و عدد متوسط تماسی برابر با CN=3.5 102
شکل5-34-نمایش تغییرات سرعت با دانسیته 103
شکل5-35- نمونه ای از monodisperse یا یکنواخت 104
شکل5-36- نمونه ای از polydisperse یاغیریکنواخت 104
شکل5-37-نمایش تغییرات سرعت با PDI 106
شکل5-38-منحنی دانه بندی خاک A، Cc=0.92 و Cu=2.0 107
شکل5-39-منحنی دانه بندی خاک B، Cc=0.88 و Cu=12.6 107
شکل5-40-منحنی دانه بندی خاک C، Cc=1.6 و Cu=6.1 108
شکل5-41-نمایش زنجیره­های نیروهای تماسی (Contact Force Chains) برای خاک C و عدد متوسط تماسی برابر با CN=3.7 109
شکل5-42-نمایش زنجیره­های نیروهای تماسی (Contact Force Chains) برای خاک A و عدد متوسط تماسی برابر با CN=3.4 109
شکل5-43-نمایش زنجیره­های نیروهای تماسی (Contact Force Chains) برای خاک B و عدد متوسط تماسی برابر با CN=3.2 110
شکل5-44-نمایش تغییرات تخلخل با زمان برای نمونه A (محور افقی زمان و محور قائم تخلخل می­باشد) 111
شکل5-45-نمایش تغییرات تخلخل با زمان برای نمونه B (محور افقی زمان و محور قائم تخلخل می­باشد) 111
شکل5-46-نمایش تغییرات تخلخل با زمان برای نمونه C (محور افقی زمان و محور قائم تخلخل می­باشد) 112
شکل5-47- نمایش تغییرات سرعت موج در خاک های A,B,C 113

فهرست جداول

 

 

 

 

 

 

 

جدول3-1-فاکتورهای دامنه محاسبه شده برای شبیه سازی DEM و روش تحلیلی( Zamaniو El Shamy (2011)) 28
جدول3-2-دامنه شتاب نسبت به حرکات خروجی محاسبه شده از شبیه سازی DEM و روش تحلیلی( Zamaniو El Shamy (2011)) 32
جدول 3-3-پارامترهای موج برای انتشار از طریق زنجیره ذرات (Williams و همکاران (2008)) 38
جدول 3-4-سرعت­های موج بدست آمده توسط محققین مختلف در مصالح دانه­ای 49
جدول3-5-نتایج شبیه سازی توسط DEM(Martin H. Sadd و همکاران 1999) 58
جدول4-1-پارامترهای شبیه سازی 66
جدول 4-2-مشخصات ماده مورد آزمایش 74

 

 

 

دسته‌ها: Uncategorized

0 دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *