دانلود پایان نامه دکتری خاک و پی :آنالیز انتشار موج در خاک های دانه ای با استفاده از روش …

2-2-مایکرومکانیک محیط‏های دانه‏ای

2-3-روش المان‏های مجزا

2-4-چرخه محاسبات

2-5-الگوریتم تعیین نیروهای بین ذره‏ای

2-6-اعمال معادله حرکت

2-7- شرایط مرزی

2-7-1- شرایط فضای تناوبی

2-7-2- شرایط مرزی صلب

2-7-3- شرایط مرزی هیدرواستاتیکی

2-7-4- شرایط مرزی جاذب انرژی

2-8-نتیجه گیری

فصل سوم 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

116

فهرست اشکال

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، C_c=0.92 و C_u=2.0	107
شکل5-39-منحنی دانه بندی خاک B، C_c=0.88 و C_u=12.6	107
شکل5-40-منحنی دانه بندی خاک C، C_c=1.6 و C_u=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

موضوعات: بدون موضوع لینک ثابت

فرم در حال بارگذاری ...

فید نظر برای این مطلب

فصل سوم بر تحقیقات گذشته

فصل چهارم مراحل مدلسازی و کالیبراسیون

فصل پنجم بررسی اثر پارامترهای مختلف بر سرعت موج

فصل ششم نتیجه­گیری و پیشنهادات

مراجع

فصل ششم نتیجهگیری و پیشنهادات