پایان نامه آنالیز اندرکنش دینامیکی خاک و سازه تحت اثر بار زلزله با استفاده از روش المان محدود با مر
فرمت فایل دانلودی: .docxفرمت فایل اصلی: doc
تعداد صفحات: 216
پایان نامه آنالیز اندرکنش دینامیکی خاک و سازه تحت اثر بار زلزله با استفاده از روش المان محدود با مرز مقیاس شده
نوع فایل: Word و قابل ویرایش
تعداد صفحات : 216 صفحه
چکیده
آنالیز اندرکنش دینامیکی خاک و سازه (به علت اثر متقابل سازه و خاک نگهدارنده آن بر یکدیگر)، در طراحی سازه تحت بار لرزه ای نقشی اساسی دارد. سیستم خاک-سازه می-تواند تحت بارهای دینامیکی و استاتیکی قرار بگیرد. در حالت بارگذاری استاتیکی می توان محیط نامحدود خاک را محدود کرد، به طوری که مرزها را به اندازه کافی دور از سازه در نظر گرفت. اما در حالت بارگذاری دینامیکی این روش نمی تواند مورد استفاده قرار بگیرد، چون مرزها به جای اینکه اجازه دهند امواج دریافتی از منبع انتشار امواج به سمت بی نهایت عبور کنند، آنها را به سمت سازه و خاک منعکس می کنند (برگشت می دهند) و این انعکاس بر روی رفتار و واکنش سیستم خاک-سازه تأثیر می گذارد. بنابراین برای آنالیز این اندرکنش خاک-سازه، خاک به قسمت خاک محدود منظم که می تواند رفتار غیر خطی خاک را مدل کند و قسمت نامحدود منظم که تا بی نهایت ادامه دارد، تقسیم می شود. قسمت محدود خاک می تواند به وسیله روش المان محدود مدل شود. در یک محیط نامحدود، یک قاعده مهم در دینامیک امواج وجود دارد: امواجی که به سمت بی نهایت حرکت می کنند، به سمت حوزه برگشت داده نمی شوند. شرایط مرزی باید توانایی مدل کردن حرکت موج را در واقعیت داشته باشد.
یک شرط مرزی با درجه بالا برای مدل کردن انتشار موج در حوزه نا محدود تحت بار لرزه های توسعه داده شده است. این شرط مرزی برای امواج اسکالر و برداری با هندسه دلخواه و مواد غیر همگن قابل کاربرد است. فرمولاسیون بر حسب حل شکاف ممتد در تجزیه ماتریس سختی دینامیکی برای حوزه نا محدود به کار می رود. ماتریس ضرائب روش شکاف ممتد به صورت بازگشتی از معادله روش المان محدود با مرز مقیاس شده بر حسب سختی دینامیکی بدست آمده است که می تواند به صورت یکپارچه با المان محدود ترکیب شود. روش های استاندارد در دینامیک سازه ها به صورت مستقیم برای بدست آوردن پاسخ در حوزه های زمان و فرکانس قابل کاربرد می باشد. مثال های عددی و تحلیلی نرخ بالای همگرایی و بازده این شرط مرزی با درجه بالا را نشان می دهد. در این پایان نامه برای اولین بار آنالیز اندرکنش دینامیکی خاک و سازه تحت بارهای لرزه ای با استفاده از حل شکاف ممتد و آنالیز مودال (با استفاده از توابع پایه کاهش یافته) توسعه یافته است.
فهرست مطالب
فصل اول: مقدمه
۱-۱- تعریف مسئله 1
۱-۲- مفهوم اندرکنش خاک و سازه 4
۱-۳- روش های تحلیل اندرکنش خاک و سازه 6
۱-۳-۱- روش زیرسازه 6
۱-۳-۲- روش مستقیم 9
۱-۴- خلاصه ای از روش های موجود برای مدل کردن حوزه نامحدود 12
۱-۴-۱- روش های کلی 12
۱-۴-۱-۱- روش المان مرزی 13
۱-۴-۱-۲- روش لایه باریک 13
۱-۴-۱-۳- شرایط مرزی غیر انعکاسی دقیق 13
۱-۴-۱-۴- روش المان محدود با مرز مقیاس شده 14
۱-۴-۲- روش های محلی 14
۱-۴-۲-۱- شرایط مرزی انتقالی 15
۱-۴-۲-۲- المان های نامحدود 15
۱-۴-۲-۳- لایه های جاذب 16
۱-۵- اهداف و خلاصه فصول پایان نامه 17
فصل دوم: مروری بر تحقیقات انجام شده
۲-۱- مقدمه 19
۲-۲-۲- روش های کلی (فراگیر) 20
۲-۲-۱- روش المان مرزی 20
۲-۲-۲- روش لایه باریک 23
۲-۲-۳- شرایط مرزی غیر انعکاسی دقیق 25
۲-۲-۴- روش المان محدود با مرز مقیاس شده 27
۲-۳- روش های محلی (موضعی) 32
۲-۳-۱- شرایط مرزی انتقالی 32
۲-۳-۲- المان های نامحدود 36
۲-۳-۳- لایه های جاذب 37
۲-۴- نتایج 39
فصل سوم: فرمولاسیون روش المان محدود با مرز مقیاس شده
مربوط به دامنه نامحدود در حوزه فرکانس و زمان
3-1- معرفی مختصات محلی (ξ, η ,ζ) 40
۳-۲- معادلات اساسی الاستودینامیک همگن در مختصات دکارتی 42
۳-۳- معادلات المان محدود با مرز مقیاس شده در حوزه فرکانس 44
۳-۳-۱- انتقال هندسه محیط از مختصات دکارتی به مختصات جدید 44
۳-۳-۲- تعیین معادلات حاکمه الاستودینامیک در مختصات جدید 45
۳-۳-۳- توابع تغییرمکان گره ای در جهت شعاعی 49
۳-۴- استفاده از روش باقی مانده وزنی 51
۳-۵- ماتریس سختی دینامیکی 53
۳-۶- حل معادله المان محدود با مرز مقیاس شده در سختی دینامیکی برای حوزه نامحدود 55
۳-۷- معادله المان محدود با مرز مقیاس شده در حوزه زمان 58
۳-۷-۱- معادله المان محدود با مرز مقیاس شده در پاسخ ضربه واحد شتاب 58
۳-۷-۲- تقسیم بندی زمان 60
۳-۷-۳- اولین گام زمانی 61
۳-۷-۴- بازه زمانی Nام 62
۳-۸- ماتریس سختی استاتیکی حوزه نامحدود 63
۳-۹- خلاصه روش سری کاهش یافته توابع پایه در حوزه زمان 64
۳-۱۰- خلاصه روش سری کاهش یافته توابع پایه در حوزه فرکانس 65
۳-۱۱- نتایج 66
فصل چهارم: فرمولاسیون روش المان محدود با مرز مقیاس شده
مربوط به دامنه محدود در حوزه فرکانس و زمان مقدمه
۴-۱- مقدمه 68
۴-۲- معادله حرکت دامنه محدود در حوزه فرکانس و زمان 69
۴-۳- ماتریس سختی استاتیکی حوزه محدود 70
۴-۴- ماتریس جرم 72
۴-۵- ماتریس میرایی 73
۴-۶- نتایج 74
فصل پنجم: ترکیب معادلات حاصل از روش (SBFEM) برای
حوزه محدود و نامحدود جهت لحاظ کردن اندرکنش خاک و سازه
۵-۱- مقدمه 75
۵-۲- ترکیب معادلات حاصل از دامنه محدود و نامحدود تحت بارهای خارجی جهت لحاظ کردن اندرکنش خاک و سازه در حوزه زمان 77
۵-۲-۱- آنالیز دینامیکی اندرکنش خاک و سازه تحت بارهای خارجی در حوزه زمان با استفاده از (SBFEM) 77
۵-۲-۱-۱- با در نظر گرفتن اثز اندرکنش خاک و سازه (پی انعطاف¬پذیر) 77
۵-۲-۱-۲- بدون در نظر گرفتن اثز اندرکنش خاک و سازه (پی صلب) 80
۵-۲- ۲- آنالیز دینامیکی اندرکنش خاک و سازه تحت بارهای خارجی در حوزه زمان با استفاده از (SBFEM) و استفاده از سری کاهش یافته توابع پایه 81
۵-۲-۲-۱- با در نظر گرفتن اثز اندرکنش خاک و سازه (پی انعطاف پذیر) 81
۵-۲-۲-۲- بدون در نظر گرفتن اثز اندرکنش خاک و سازه (پی صلب) 83
۵-۳- ترکیب معادلات حاصل از دامنه محدود و نامحدود تحت بارهای لرزه¬ای جهت لحاظ کردن اندرکنش خاک و سازه در حوزه زمان 84
۵-۳-۱- آنالیز دینامیکی اندرکنش خاک و سازه تحت بارهای لرزه¬ای در حوزه زمان با استفاده از (SBFEM) 84
۵-۳-۱-۱- با در نظر گرفتن اثز اندرکنش خاک و سازه (پی انعطاف¬پذیر) 84
۵-۳-۱-۲- بدون در نظر گرفتن اثز اندرکنش خاک و سازه (پی صلب) 86
۵-۳- ۲- آنالیز دینامیکی اندرکنش خاک و سازه تحت بارهای لرزه¬ای در حوزه زمان با استفاده از (SBFEM) و استفاده از سری کاهش¬یافته توابع پایه 88
۵-۳-۲-۱- با در نظر گرفتن اثز اندرکنش خاک و سازه (پی انعطاف¬پذیر) 88
۵-۳-۲-۲- بدون در نظر گرفتن اثز اندرکنش خاک و سازه (پی صلب) 89
۵-۴- ترکیب معادلات حاصل از دامنه حوزه محدود و نامحدود تحت بارگزاری دینامیکی (بارهای خارجی و لرزه¬ای) جهت لحاظ کردن اندرکنش خاک و سازه در حوزه فرکانس 90
۵-۵- نتایج 92
فصل ششم: روش شکاف ممتد
۶-۱- روش های تجزیه ماتریس سختی دینامیکی حوزه نا محدود 103
۶-۱-۱- تقریب سختی دینامیکی توسط سری پده 104
۶-۱-۲- تجزیه سختی دینامیکی با استفاده از روش شکاف ممتد 105
۶-۱-۲-۱- ساخت شرط مرزی انتقالی با مرتبه بالا 110
۶-۱-۲-۲- ترکیب معادله حرکت حوزه محدود و معادله مربوط به حوزه نامحدود حاصل از روش شکاف ممتد تحت بار خارجی دینامیکی 112
۶-۱-۲-۳- ترکیب معادله حرکت حوزه محدود و معادله مربوط به حوزه نامحدود حاصل از روش شکاف ممتد تحت بار لرزه¬ای 114
۶-۱-۲-۴- استفاده از روش شکاف ممتد و اعمال روش سری کاهش یافته توابع پایه برای آنالیز سیستم تحت بار خارجی دینامیکی 116
۶-۱-۲-۵- استفاده از روش شکاف ممتد و اعمال روش سری کاهش یافته توابع پایه برای آنالیز سیستم تحت بار لرزه¬ای 118
۶-۲- نتایج 120
فصل هفتم: مثال¬های عددی
۷-۱- مقدمه 131
۷-۲- دیوار برشی به همراه بازشو 133
۷-۲-۱- سازه در حالت پی صلب تحت بار خارجی دینامیکی 134
۷-۲-۲- سازه در حالت پی منعطف تحت بار خارجی دینامیکی 136
۷-۲-۳- سازه در حالت پی صلب تحت بار لرزه¬ای 139
۷-۲-۴- سازه در حالت پی منعطف تحت بار لرزه¬ای 141
۷-۳- دیوار برشی با ابعاد و مواد با خصوصیات متفاوت 145
۷-۳-۱- سازه در حالت پی صلب تحت بار خارجی دینامیکی 145
۷-۳-۲- سازه در حالت پی منعطف تحت بار خارجی دینامیکی 147
۷-۳-۳- سازه در حالت پی صلب تحت بار لرزه¬ای 150
۷-۳-۴- سازه در حالت پی منعطف تحت بار لرزه¬ای 152
۷-۴- سد کوینا در چین 156
۷-۴-۱- سد در حالت پی صلب تحت بار خارجی دینامیکی 156
۷-۴-۲- سد در حالت پی منعطف تحت بار خارجی دینامیکی 158
۷-۴-۳- سد در حالت پی صلب تحت بار لرزه¬ای 162
۷-۴-۴- سد در حالت پی منعطف تحت بار لرزه¬ای 164
۷-۵- ترکیب تونل و دیوار برشی 168
۷-۵-۱- تونل و قاب سازه¬ای تحت بار خارجی دینامیکی 169
۷-۵-۲- تونل و قاب سازه¬ای تحت بار لرزه¬ای 172
فصل هشتم: نتایج و پیشنهادات
۷-۱- نتایج 176
منابع 180
پرداخت با کلیه کارتهای عضو شتاب امکان پذیر است.