نشریه دانشکده فنی دانشگاه تهران
سال سی و هشتم شماره 6 (پیاپی 88، اسفند 1383)

در این مقاله روش ترکیبی جدیدی در فضای فرکانسی که در آن از روش های المان مرزی و المان محدود به ترتیب برای مدلسازی توده اطراف تونل و پوشش آن استفاده شده است، معرفی میگردد. استفاده از توابع شکلی مثلثاتی برای مدل سازی پوشش با توجه به محدودیت روش به شکل دایره ای تونل، باعث کاهش زیاد حجم محاسباتی موضوع اندرکنش پوشش و توده اطراف براثر عبور موج شده است، در حالیکه تطبیق نتایج با تغییر شکل های واقعی همخوانی خوبی را نشان می دهد.حدود اعتبار روش از طریق مطالعه پارامتریک انجام شده روی مشخصات مقاومتی حلقه، محیط اطراف و فرکانس موج عبوری مشخص شده است.نتایج شامل بررسی تغییرات تنش های حلقوی و برشی در پیرامون تونل، نیروهای داخلی پوشش و ضرائب تشدید دینامیکی آنها می باشد.

در این تحقیق بر پایه روش المان مرزی، راه حل حوزه زمانی برای پدیده تفرق سه بعدی ارائه شده که به کمک آن اندرکنش غیر خطی امواج دریا و سازه های صلب حجیم با مقطع و شرایط دلخواه مورد بررسی قرار می گیرد. بدین ترتیب حل مساله در هر گام زمانی به روش معادله انتگرالی و بر اساس تئوری گرین بدست می آید. شرایط مرزی سطح آزاد آب بسط داده می شود تا مرزهای متحرک حوزه سیال، به مرزهای ثابت در طول زمان کاهش یافته و در نتیجه بجای هر گام زمانی، تنها یکبار به حل دستگاه معادلات همزمان ناشی از مجزاسازی معادله انتگرالی نیاز خواهد بود. این تمهید باعث کاهش فوق العاده زمان حل خواهد شد. حل مساله به دو بخش پتانسیل حتمی معلوم و پتانسیل پراکنده مجهول تقسیم می شود که بخش مجهول در زمان و مکان گسترش یافته و باید تعیین گردد. شرط تابش نیز که بر پتانسیل پراکنده اعمال می شود بگونه ای تغییر می یابد که سرعت وابسته به زمان در آن لحاظ شود. آنگاه بر مبنای این مباحث نظری، نرم افزاری بنام نوشته شده و از آن برای بررسی تفرق امواج در برخورد با استوانه های مدور قائم استفاده شد. نیروها و تراز سطح آزاد آب مربوط به مراتب اول و دوم برای ابعاد و شرایط مختلف، ارائه شده و مقایسه نتایج با دیگر تحقیقات انجام شده سازگاری مطلوب را نشان می دهد.

مقاله حاضر به معرفی و بررسی عملکرد پروبهای الکتریکی یک سوزنی و دوسوزنی با قابلیتهای جدید توسعه یافته، برای اندازه گیری مشخصه های جریان مخلوط آب و هوا می پردازد. پروب الکتریکی یک سوزنی جدید، قابلیت اندازه گیری غلظت هوا و شمارش تعداد حبابها را با سرعت نمونه گیری بسیار بالا دارا می باشد. از دیگر مزایای این پروب، تحلیل و نمایش نتایج، همزمان با برداشت اطلاعات1 می باشد. به منظور کالیبراسیون مدار این پروب الکتریکی بیش از 30 آزمایش در جریان آب و هوا انجام، و مقدار ولتاژ آستانه2 مدار تعیین شده است. برای اندازه گیری سرعت جریان، پروب دوسوزنی مورد استفاده قرار می گیرد. مشخصات پروب الکتریکی دوسوزنی مشابه پروب یک سوزنی است با این تفاوت که برای امکان اندازه گیری سرعت جریان دارای یک سوزن اضافی می باشد. به منظور بررسی عملکرد این پروب، نتایج اندازه گیری سرعت جریان توسط پروب الکتریکی دوسوزنی با نتایج اندازه گیری توسط لوله پیتو مقایسه گردیده است. نتایج نشان می دهد که حداکثر تفاوت در نتایج اندازه گیری کمتر از 4% می باشد.

گنبدهای سنتی ایرانی از برجسته ترین نمونه های ساختمان سازی سنتی در ایران در طول هزاران سال می باشند، که هنوز بسیاری از آنها در قسمت های زلزله خیز کشور پس از قرن های زیادی برپای ایستاده اند.
از لحاظ سازه ای، گنبدهای ایرانی را می توان به گنبدهای یک پوسته، دو پوسته و سه پوسته تقسیم نمود. گنبد های یک پوسته اولین نوع گنبدها می باشند. در این نوع گنبد تک پوسته جزء باربر اصلی می باشد.گنبدهای دو پوسته از دو عدد پوسته تشکیل یافته اند، و به دو نوع پیوسته و گسسته تقسیم می شوند. در گنبدهای دو پوسته پیوسته فاصله بین دو پوسته کم است و پوسته ها توسط اتصال دهنده های آجری به یکدیگر متصل شده اند. در گنبدهای دوپوسته گسسته فاصله قابل ملاحظه ای بین دو پوسته وجود دارد. برای پایداری برخی از گنبدها دیوارها یا تقویت کننده های نصف النهاری در فضای بین دو پوسته ساخته شده است. تعداد اندکی گنبد با سه پوسته نیز وجود دارد.
در این مقاله، سیستم سازه ای تعدادی از گنبدهای تاریخی ایران با مصالح بنایی تشریح خواهد شد و مقاومت و پایداری سازه ای آنها در مقابل اثرات دینامیکی زلزله مورد بحث قرار خواهد گرفت. همچنین در مورد نقش سازه ای تقویت کننده های نصف النهاری در گنبدهای دو پوسته توضیح داده خواهد شد.

چند روش تخمین خسارت سازه های خرپایی مورد بحث قرار می گیرد. نویسندگان با گسترش یکی از این فنها، آن را مناسب ارزیابی خرپاها با داده های تغییرمکان و نیز کرنش می کنند. این داده ها می توانند به صورت تحلیلی و یا تجربی وارد تحلیل شوند. همچنین، این شیوه توانایی به کارگیری زیر سازه ها را دارد. باید افزود، هنگامی که خسارت در قسمت محدودی از خرپا وارد شود یا بخش مشخصی از سازه در اختیار نباشد و یا وسیله های اندازه گیری به میزان کافی در دسترس قرار نگیرد، می توان از زیرسازه ها بهره جست. نویسندگان، برنامه های رایانه ای برای این شیوه تحلیل نوشته اند و توانایی های آن را با انجام تحلیلهای تخمین خسارت خرپاهای مستوی مشخص نموده اند. نتیجه های بدست آمده به نظر خوانندگان می رسد.

در یک مطالعه جامع به منظور پهنه بندی لرزه ای شهر ارومیه در 220 نقطه اندازه گیری میکروترمورها انجام گردیده است. این اندازه گیری ها به صورت همزمان بر روی رسوب و نقطه مرجع سنگی صورت گرفته و با استفاده از رکوردهای ثبت شده ابعاد مختلفی از مسئله اثر ساختگاه مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا روش های مختلف آنالیز داده های میکروترمور مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور محدوده استفاده دو روش متداول H/V 1و Hs/Hr 2مورد تحقیق قرار گرفته اند. نتایج نشان می دهد زمانی که فاصله نقطه روی رسوب از نقطه مرجع زیاد باشد روش Hs/Hr قادر به نمایش پیک تشدید فرکانس غالب ساختگاه نمی باشد ولی روش H/V به خوبی مقادیر فرکانس غالب و ضریب تقویت ساختگاه را نشان می دهد. در حالتی که نقطه روی رسوب نزدیک به نقطه مرجع باشد روش Hs/Hr تا حدی شرایط ساختگاه را نشان می دهد، اگرچه باز هم روش H/V جوابهای بهتری را می دهد. در این تقسیم بندی نقاطی بر روی رسوب که فاصله شان تا مرجع سنگی کمتر از 2500 متر بوده بعنوان فاصله نزدیک محسوب شده و در غیر اینصورت بعنوان فاصله دور معرفی شده اند. نهایتا اینگونه نتیجه گیری شده است که روش H/V بهترین روش در آنالیز داده های میکروترمور می باشد. همچنین فاصله 2500 متر بعنوان یک شاخص در اعتبار بکارگیری روش Hs/Hr معرفی گردید. در ادامه کاربرد میکروترمورها در تعیین اثر توپوگرافی سطحی زمین بر پاسخ ساختگاه مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور نخست توانایی و پتانسیل میکروترمورها در شناسایی و تخمین اثر توپوگرافی بر پاسخ ساختگاه با استفاده از اندازه گیری های انجام شده در پنج نقطه در تپه شهرک الکترونیک ارومیه مورد ارزیابی قرار گرفته است. با مقایسه دو مولفه افقی (شمال-جنوب و شرق-غرب) داده های رکورد شده با مولفه قائم و منحنی های طیفی آنها میزان اثر توپوگرافی سطحی زمین بر پاسخ ساختگاه مشخص شده است. مقایسه نتایج حاصله با شرایط زمین شناسی منطقه مورد مطالعه نشان می دهد که میکروترمورها کارایی خوبی در تخمین اثر توپوگرافی بر پاسخ زمین دارند. با استفاده از نتایج بدست آمده، نقاط مرجع بیرون زدگی سنگی مورد تحقیق قرار گرفته اند. بررسی ها نشان می دهد که در تعیین نقاط مرجع حتما لازم است اثر توپوگرافی بررسی شده و نقطه مرجع انتخابی عاری از هرگونه اثر توپوگرافی باشد.

در این تحقیق با ارائه فرمولاسیون مربوط به محیط های متخلخل غیراشباع شامل معادلات تعادل، جریان هوا و جریان آب، توابع گرین دسته معادلات دیفرانسیل حاکم برای یک محیط متخلخل غیراشباع شکل پذیر (ارتجاعی-خطی) سه بعدی در فضای زمان و در حالت متقارن مرکزی (کروی)، برای اولین بار معرفی شده اند. این توابع با الهام از کارهای انجام شده در عرصه خاکهای اشباع و با استفاده از روش های قابل اعمال برای معادلات خطی و ملحوظ داشتن تاثیرات رفتار غیرخطی معادلات حاکم ابتدا در فضای تبدیل لاپلاس و سپس در فضای زمان به صورت تحلیلی و کاملا بسته معرفی و نیز ترسیم و کنترل گردیده اند. برای اطمینان از صحت نتایج به دست آمده نشان داده شده است که اگر شرایط مساله به سمت شرایط پوروالاستواستاتیک میل کنند توابع به دست آمده نیز به سمت توابع گرین حالت پوروالاستواستاتیک میل می کنند.

بررسی پایداری شیروانی های گوشه دار، مساله ای سه بعدی است که امکان بررسی دقیق آن با استفاده از روش های رایج دوبعدی وجود ندارد. در این مقاله، بر پایه روش تحلیل حدی مرز بالا، الگوریتمی جهت تحلیل سه بعدی پایداری شیروانی های گوشه دار ارائه شده است. این الگوریتم با مدل کردن مکانیسم لغزش به صورت مجموعه ای از بلوکهای چند وجهی و تعیین ضعیف ترین مکانیسم، ضریب ایمنی پایداری شیروانی های گوشه دار را محاسبه می کند. الگوریتم ارائه شده همچنین می تواند جهت محاسبه بارحدی در مسائل سه بعدی ظرفیت باربری پی های واقع بر اینگونه شیروانی ها به کار برده شود. مقایسه نتایج حاصل از تحقیق حاضر با نتایج بدست آمده توسط سایر محققان بسیار رضایت بخش بوده است. نتایج بدست آمده حاکی از آنست که پایداری شیروانی های گوشه دار که تحت اثر بار متمرکز نیستند، بیش از شیروانی های معمولی (خطی) می باشد. در این مقاله همچنین نتایج حاصل از الگوریتم حاضر به صورت نمودارهای کاربردی جهت تعیین ضریب ایمنی پایداری اینگونه شیروانی ها ارائه شده است.

امروزه یکی از متداولترین روش های تعیین موقعیت، استفاده از سیستم تعیین موقعیت جهانی (GPS) می باشد. مشاهدات این سیستم آلوده به خطاهای اتفاقی و سیستماتیک مختلفی هستند که یکی از مهمترین آنها، خطای یونسفر است. یونسفر لایه ای از جو است که در ارتفاع 60 تا 1000 کیلومتری از سطح زمین قرار دارد. چون یونسفر یک محیط dispersive است، مشاهدات کد و فازموج حامل به ترتیب دستخوش تاخیر و تقدم می گردند. به علاوه از آنجائیکه یونسفر بعد از خطای SA 1 بیشترین تاثیر را روی مشاهدات GPS دارد، تلاشهای گسترده ای جهت مدلسازی خطای یونسفر، صورت پذیرفته است. در این مقاله، امکان مدلسازی خطای یونسفری، با استفاده از مشاهدات ایستگاه های دائمی GPS مورد بررسی قرار گرفته است. ایستگاه های دائمی به لحاظ آنکه به طور پیوسته در حال ثبت اطلاعات بوده و موقعیتشان با دقت بالایی معلوم است، ارائه دهنده مشاهدات مناسبی جهت مدلسازی خطاهای مختلف موجود در GPS به ویژه خطای یونسفری، خطای تروپسفری، خطای مداری، خطای ساعت گیرنده و ماهواره، می باشند. مطالعه خاص این مقاله بر روی مشاهدات جمع آوری شده در ایستگاه دائمی تهران صورت گرفته است. به کمک مشاهدات این ایستگاه مدلی جدید برای حذف خطای یونسفری ارائه شده که قادر به حذف تقریبا 85% خطای یونسفر در منطقه ای به وسعت 1400 کیلومتر می باشد.

در این مقاله امکان استفاده از مشاهدات ماهواره ارتفاع سنجی توپکس پوزایدون در تهیه DTM خشکی ها مورد مطالعه قرار گرفته است. منطقه جغرافیایی ایران به عنوان نمونه برای این منظور انتخاب و DTM حاصل از ماهواره توپکس-پوزایدون با دو DTM موجود از این منطقه مقایسه گردیده است. بر اساس مطالعات انجام گرفته مشاهدات ماهواره توپکس-پوزایدون می تواند منبع خوبی برای افزایش دقت DTM های موجود و یا افزایش تراکم آنها باشد بر اساس استراتژی بکار برده شده دقت 0.5 متردرمقایسه DTM های موجود حاصل گردیده است. جزییات تئوری و نتایج مطالعه خاص ارائه خواهد شد.

در این مقاله مسئله مرزی آبل-پواسن بیضوی با مقادیر مرزی از نوع شتاب ثقل(حاصل از ثقل سنجی) و ارتفاع سطح دریا (حاصل از ارتفاع سنجی ماهواره ای) به عنوان راه حلی به منظور تعیین ژئوئید دقیق ارائه گردیده است. این روش علاوه بر تضمین دقت بالا از نظر تئوری حاکم، مشکل تعیین ژئوئید دقیق در مناطق ساحلی را نیز حل نموده است. نکات برجسته متدولوژی ارائه شده به شرح ذیل می باشد:(1) حذف اثرات توپوگرافی جهانی و جرمهای در فاصله دور از طریق بسط هارمونیک های بیضوی تا درجه و مرتبه به همراه میدان گریز از مرکز بیضوی از مشاهدات ثقلی بر روی سطح زمین با استفاده از مختصات GPS نقاط. (2) حذف اثرات جرمها در فاصله نزدیک از طریق حل تحلیلی انتگرال نیوتن در سیستم تصویر هم مساحت استوانه ای بیضوی مبنا. (3) تشکیل معادلات مربوط به انتقال به سمت پایین مشاهدات شتاب ثقل تصحیح شده طی مراحل 1و2 از سطح زمین به پتانسیل جاذبه بر روی بیضوی مبنا با استفاده از مختصات GPS نقاط. (4) تبدیل مشاهدات ارتفاع سنجی ماهواره ای به ارتفاع ژئوئید از طریق اطلاعات مربوط به توپوگرافی سطح آب دریا. (5) تشکیل عادلات مربوط به تبدیل ارتفاع ژئوئید از مرحله 4 به پتانسیل جاذبه بر روی بیضوی مبنا از طریق کاربرد رد فرمول برونز بیضوی. (6) حل توام معادلات مربوط به مراحل3 و4 به منظور تعیین پتانسیل جاذبه بر روی بیضوی مبنا از طریق کمترین مربعات. (7) بازگرداندن اثرات حذف شده به پتانسیل جزیی حاصل از مر حله 6. (8) تبدیل پتانسیل حاصل از مرحله 7 به ارتفاع ژئوئید از طریق فرمول برونز بیضوی.
برای آزمایش عددی متدولوژی ارائه شده ژئوئید دقیق ایران بر مبنای مشاهدات ثقلی و ارتفاع سنجی ماهواره ای تعیین و نتایج حاصل ارائه گردیده اند

در این مقاله امکان مدلسازی میدان ثقل در طول خطوط ترازیابی دقیق مورد بررسی قرار گرفته است. در این بررسی مشاهدات ثقلی خطوط ترازیابی درجه 1 ایران به عنوان مطالعه خاص به کار رفته و مدلهای مختلفی برای مدلسازی منطقه ای میدان ثقل در طول لوپهای ترازیابی مورد آزمون قرار گرفته اند. مدلهای ریاضی از نوع چند جمله ای های 4 و 8 پارامتری، مدل جهانی با استفاده از بسط هارمونیکهای بیضوی تا درجه و مرتبه 20، 180 و 360 و مدل ثقلی Somigliana-Pizzetti، مورد آزمایش و از آن میان مدل چندجمله ای 4 پارامتری برای مدلسازی میدان ثقل در امتداد خطوط ترازیابی به عنوان مناسب ترین مدل انتخاب گردیده است. چند جمله ائی های 4 پارامتری بر اساس نتایج عددی حاصل دقت 20 میلی گال را به خوبی تامین می نماید که حد دقت مورد نیاز فعلی در ترازیابی دقیق بر اساس آنالیز خطای انجام شده می باشد. بنا براین مدل چند جمله ای 4 پارامتری دقت کافی را برای محاسبه اختلاف پتانسیل در طول خطوط ترازیابی دارا بوده و بدین ترتیب بکارگیری چنین مدلی می تواند با کاهش تعداد مشاهدات ثقلی در امتداد خطوط ترازیابی دقیق موجب صرفه جوئی در وقت و هزینه گردد.

اندازه گیری و مدلسازی سه بعدی سطح صورت انسان در زمینه پزشکی و متحرک سازی کاربردهای فراوانی دارد. برای این منظور روش های متعددی برای بازسازی سطح صورت بکار گرفته شده اند که متداول ترین آنها فتوگرامتری رقومی، پویش لیزر و نور ساختار یافته است.
در این مقاله یک سیستم اتوماتیک برای اندازه گیری و بازسازی سطح صورت انسان توسط روش فتوگرامتری رقومی برد کوتاه طراحی و پیاده سازی شده است و نتایج عددی از یک نمونه واقعی ارائه می شود. در این سیستم، عکسبرداری از صورت انسان بر اساس طراحی شبکه فتوگرامتری برد کوتاه، توسط یک دوربین آماتور از حداقل هفت ایستگاه همگرا صورت گرفت. محاسبات کالیبراسیون و توجیه خارجی توسط یک شبکه نقاط کنترل سه بعدی که برای این منظور ایجاد و محاسبه گردید، صورت گرفته است. برای اینکه محاسبات تناظریابی امکان پذیر باشد، بافت مصنوعی بر صورت ایجاد شد و تناظریابی به روش Adaptive least squares multi image matching با محاسبه بیش از 18000 نقطه متناظر صورت گرفت. محاسبات بازسازی توسط تقاطع فضایی و با در نظر گرفتن پارامترهای کالیبراسیون انجام و سطح سه بعدی صورت انسان با دقت متوسط 0.7 میلیمتر محاسبه گردید. برای ارائه نتایج متناسب با کاربردهای فوق، سطح صورت به دو شیوه منحنی میزان و نورپردازی شده نمایش داده شده است.

با توجه به عدم دسترسی آسان به تصاویر رقومی متریک و هزینه بالای تهیه این تصاویر، بررسی امکان استفاده از این تصاویر به منظور استخراج اطلاعات هندسی از شی و فرمولسازی اعوجاجات موجود در آنها همواره از مسائل مورد بحث در فتوگرامتری رقومی و بینائی کامپیوتر بوده است. ساختار ریاضی روش های موجود اغلب بر اساس بکارگیری چندجمله ای ها و تنها بر اساس نحوه عملکرد سیستم تصویر برداری (اپتیک) بهینه گردیده اند و تاثیر همزمان سیستم اپتیک و سیستم رقومی ساز درکاربردهایی که در آنها ساختار هندسی سیستم تصویربرداری و یا رقومی ساز متریک نبوده کمتر بررسی شده است. در این مقاله پس از بررسی ساختار هندسی تصاویر غیرمتریک و روش های متداول در بازسازی ساختار هندسی آنها، توانایی هر یک از آنها در تصحیح خطاهایی مختلف موجود در این تصاویر بررسی گردیده و بر مبنای مدل ریاضی بهینه نسبت به تصحیح ساختار هندسی آنها اقدام گردید. در این راستا، با استفاده از دوربین غیرمتریک Hasselblad از چهار ایستگاه، تصاویری با پوشش60% از بنای تاریخی "نقش برجسته چشمه علی" برداشته شد. این تصاویر با اسکنر غیرمتریک توپاز با قدرت تفکیک 14 میکرون رقومی گردیده و خطاهای سیستماتیک آنها با استفاده از مدل ریاضی مالتی کوادریک با دقت 36 ± میکرون تصحیح شد. در مرحله بعد با استفاده از پارامترهای مدل مالتی کوادریک تصاویر رقومی بازسازی گردید. مدل هندسی سه بعدی کل نقش برجسته در یک سیستم استرئو فتوگرامتری رقومی با اتصال چهار تصویر به صورت کامل بازیابی شد. بر مبنای اندازه گیری مستقیم روی سطح ابنیه، دقت سطح سه بعدی بازیابی شده 5 ±میلیمتر ارزیابی گردید.

با توجه به توسعه علومی که بر مبنای موقعیت عمل می کنند، نیاز به روشی دقیق جهت تعیین مختصات، حائز اهمیت می باشد. در این بین فتوگرامتری و در طی آن عملیات مثلث بندی می تواند به کمک ترانسفورماسیون هایی با حداقل نقاط کنترل و صرف کمترین هزینه و زمان، مختصات زمینی نقاط فرعی را با دقت بالایی براورد کند. در این مرحله ترانسفورماسیون هایی نظیر چندجمله ای ها، معادلات شرط هم خطی و... مطرح می گردند. می توان از ترانسفورماسیون های دیگر همچون برخی از روش های درونیابی نیز استفاده نمود. بطور نمونه تابع (MQ) 1 علیرغم اینکه بسیار ساده در فهم می باشد و نیازی به خطی کردن ندارد، با تخصیص تابع وزن بر اساس فاصله نقاط از یکدیگر، موجب تعیین مجهولات با دقت خوبی می شود.
با توجه به نحوه خاص پراکندگی نقاط کنترل در مثلث بندی، در این تحقیق قابلیت معادلات MQ در بدست آوردن مختصات زمینی نقاط فرعی با استفاده از نقاط کنترل، تست و بررسی گردیده است. طی پیاده سازی الگوریتم مورد نظر نتایج حاصله بیانگر این مطلب است که روش MQ نسبت به روش مدل پیوسته دقیقتر بوده ولی دقت آن از دو روش مدل مستقل و دسته اشعه کمتر می باشد که می توان با استفاده از تکنیک هایی نظیر انتخاب چندجمله ای مناسب قابل اعمال قبل یا همزمان با حل سیستم معادلات MQ و یا وارد کردن پارامتر شکل مناسب، دقت را بهبود بخشید. همچنین در این تحقیق از معادلات MQ به عنوان یک تکنیک پس پردازش2 جهت کاهش خطای سیستماتیکی که در طول عملیات فتوگرامتری ممکن است ایجاد شود، استفاده شده است که چنانچه نقاط check طراحی شده جهت حذف این خطا دارای پراکندگی مناسب در منطقه مورد نظر باشند می توان تا حد زیادی خطای سیستماتیک را حذف نمود.