دانشگاه صنعتي امیرکبیر
(پلی تکنیک تهران)

دانشكده مهندسی عمران و محیط زیست

پایان‌نامه دکتری

گرایش مکانیک خاک و پی

عنوان

واکاوی انتشار موج در خاک­های دانه­ای با بهره گیری از روش المان­های مجزا

بهمن 93

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده درج نمی گردد

 

 

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :

چکیده

در این پژوهش از روش المان مجزا برای واکاوی انتشار موج و مطالعه عوامل موثر بر سرعت موج در خاکهای دانه­ای بهره گیری شده می باشد. روش المان­های مجزا به سبب امکان تهیه نمونه­های کاملاً مشابه و مطالعه اثر تغییرات یک پارامتر معین بر روی رفتار نمونه­ها مهم می باشد. همچنین این روش درکی از تغییرات رخ داده در مقیاس میکرو از مصالح دانه­ای بدست می­دهد که با سایر روش­های آزمایشگاهی و عددی قابل حصول نیست. به مقصود مدل­سازی، نمونه­ها از مجموعه متشکل از دیسک­ها با دانه­بندی مشخص برای مطالعات دو بعدی ایجاد شده­اند. از نرم افزار PFC 2D برای انجام شبیه­سازی و آنالیزهای مربوطه بهره گیری شده می باشد.

مطالعات در زمینه انتقال موج فشاری در خاک­های دانه­ای توسط محققین مختلف انجام شده می باشد. آن­ها به مطالعه میزان تاثیر عوامل مختلف بر سرعت انتشار موج پرداختند. فاکتورهایی مانند: عرض نمونه، نسبت میرایی، شکل ذرات، چیدمان ذرات، فرکانس ارتعاش، قطر و سختی سطح ذرات، فشار یا عمق پارامترهایی هستند که بیشتر مطالعات و شبیه­سازی­های محققین مختلف معطوف به آن­ها بوده می باشد. با وجود تحقیقات قابل توجه انجام شده بر روی انتشار موج و پارامترهای موثر بر آن، هنوز عوامل مختلفی وجود دارند که ممکن می باشد بر انتشار موج در خاک­های دانه­ای تاثیرگذار باشند، که به مطالعه میزان تاثیر آن­ها بر فرآیند انتشار موج پرداخته نشده می باشد. به همین جهت، در این پژوهش میزان تاثیر ضریب اصطکاک ذرات، تخلخل مجموعه ذرات، دانسیته ذرات، ضریب غیر یکنواختی اندازه دانه­ها و دانه بندی مجموعه ذرات بر سرعت انتشار موج مطالعه شده می باشد. متغیرهای مورد بهره گیری جهت مطالعه عوامل فوق عبارتند از تغییرات تخلخل نمونه خاک در حین اعمال موج، سرعت ذرات، نمایش زنجیره نیروهای تماسی و همچنین متوسط عدد تماسی هر نمونه خاک و نیروهای نامتعادل کننده می­باشند.

نتایج این مطالعه حاکی از آن می باشد که ارتباط مستقیمی بین تعداد تماس­های مجموعه ذرات و سرعت انتشار موج هست. همچنین خواص مصالح مانند دانسیته ذرات از مهمترین پارامترهای تاثیرگذار بر سرعت موج می­باشند.

واژه‌های کلیدی:

المان مجزا- سرعت موج- تخلخل- اصطکاک- دانه بندی خاک



فهرست

فصل اول مقدمه

مقدمه 1

 

فصل دوم روش المان‏های مجزا

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 بهره گیری از DEM 34
3-3-1-مطالعه اثر عرض نمونه در انتشار موج 34
3-3-2-مطالعه اثر میرایی ویسکوز در انتشار موج 37
3-3-3-مطالعه اثر شکل ذرات در انتشار موج 38
3-3-4-مطالعه اثر چیدمان ذرات در انتشار موج 39
3-3-5-مطالعه اثر فرکانس در انتشار موج 40
3-3-6-مطالعه اثر قطر ذرات در انتشار موج 44
3-3-7-مطالعه اثر ضریب اصطکاک ذرات در انتشار موج 46
3-3-8-مطالعه اثر فشار در سرعت انتشار موج 48
3-3-9-مطالعه 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 بهره گیری 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 مطالعه اثر پارامترهای مختلف بر سرعت موج

5-1-مقدمه 78
5-2-مطالعه نحوه انتقال موج در مصالح دانه­ای 78
5-3-مطالعه اثر میزان تخلخل بر سرعت انتشار موج 83
5-3-1-مطالعه تغییرات عدد متوسط تماسی بر سرعت انتشار موج 83
5-3-2-مطالعه تغییرات تخلخل برای نمونه­های مختلف 85
5-3-3-مطالعه تغییرات میانگین نیروهای تماسی برای نمونه­های مختلف 88
5-3-4-مطالعه تغییرات نیروهای نامتعادل کننده در طی اعمال موج 90
5-3-5-مطالعه تغییرات تنش در جهت­های افقی و قائم 91
5-3-6-مطالعه تغییرات سرعت ذرات در طی اعمال موج 93
5-4-مطالعه اثرسختی سطح ذرات بر سرعت انتشار موج 97
5-4-1-مطالعه تغییرات عدد متوسط تماسی بر نمونه­ها 97
5-4-2-مطالعه تغییرات سرعت 100  
5-5-مطالعه اثر دانسیته ذرات بر سرعت انتشار موج 100  
5-6-مطالعه اثر میزان غیر یکنواختی دانه­ها (PDI) بر سرعت انتشار موج 103  
5-6-1-تعریف ضریب غیر یکنواختی دانه­ها (PDI) 103  
شما می توانید مطالب مشابه این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید