فهرست مطالب

مهندسی دریا - پیاپی 7 (بهار 1387)

نشریه مهندسی دریا
پیاپی 7 (بهار 1387)

  • 102 صفحه،
  • تاریخ انتشار: 1387/06/10
  • تعداد عناوین: 7
|
  • روح الله هادی پور گودرزی، احمد رهبر رنجی صفحه 1
    کنترل خستگی و تعیین عمر مفید در ساز ه هایی نظیر کشتی و سکوهای دریایی که تحت اثر بارهای نوسانی قرار دارند، یکی از مهم ترین مراحل طراحی سازه محسوب می شود. شکست خستگی بصورت ترک در محل جز ئیات شروع شده و در سازه گسترش می یابد. در ساز ه های فلزی این تر ک ها در محل جوش شروع می شود. اکثر روش های بکار رفته برای بررسی عمر خستگی در اتصالات جوش، بر اساس مقادیر تنش در نقاط بحرانی - که هات اسپات نامیده می شوند – می باشند. کاربردی ترین روش تعیین تنش هات اسپات، استفاده از روش تحلیل اجزاء محدود به همراه استفاده از تعدادی روابط تجربی می باشد. این روابط تجربی، اغلب بر اساس خطی سازی تنش در جهت ضخامت یا برون یابی تنش در سطح می باشند. در این مقاله، تنش هات اسپات در یکی از جزئیات رایج در ساختمان کشتی با روش اجزاء محدود و با استفاده از روابط مختلف محاسبه و نتایج با مقادیر بدست آمده از آزمایش تجربی مقایسه شده است. میزان دقت و حساسیت نتایج نسبت به فرضیات مدل سازی بررسی گردیده و بهترین رابطه تعیین تنش هات اسپات - با توجه به دقت مورد نیاز، زمان و هزینه- پیشنهاد شده است.
    کلیدواژگان: خستگی، تنش هات اسپات، روش اجزاء محدود، جزئیات سازه ای کشتی
  • علی یقطین، حسن صیادی صفحه 15
    تحلیل خستگی یکی از مهمترین بخشهای طراحی سازه های فراساحلی است. این تحلیل با توجه به وجود نیروهای متناوب ناشی از موج، جریانات دریایی، باد و غیره در محیط دریا از اهمیت ویژهای در طراحی اولیه برخوردار است. همچنین، در نظر گرفتن اثرات ناشی از خستگی، یکی از مولفه های مهم در تخمین عمر سکوها به شمار میرود. در این مقاله، در ابتدا و با در نظر گرفتن شرایط محیطی محل عملیات (دریای خزر) سکوی جکآپ ایرانخزر توسط نرم افزار مدلسازی شده است. با توجه به آمارهای موجود از شرایط محیطی دریای خزر ارتفاع موج مشخصه برابر 12 متر و ANSYS سرعت جریانات دریایی برابر 1 متر بر ثانیه در نظر گرفته شده است. به منظور مدلسازی اندرکنش خاک و سازه، از فنرهای در آبهای کمعمق استخراج شده است. پس از انجام تحلیل API الاستیکی استفاده گردیده که سختی آنها بر اساس آییننامه دینامیکی غیرخطی در تمامی جهتهای تابش موج، راستای موج غالب و اتصال بحرانی سکو مشخص شده است. این اتصال با درنظر گرفتن طول موثر عضوها و تکیهگاه های مناسب، مدلسازی شده و پس از اعمال بارهای سه گانه (نیروی محوری، لنگر خمشی درونصفحه و لنگر خمشی برونصفحه) تحت تحلیل خستگی قرار گرفته است. سپس، با در نظر گرفتن قانون ترکیب تنش نقطه حاد محاسبه شده و گره بحرانی نیز مشخص شده است. تحلیل خستگی برای، API تنش ارائه شده توسط آییننامه انجام شده و خسارت سالیانه و در نهایت عمر تقریبی API توصیه شده توسط آییننامه S-N این گره، با در نظر گرفتن دیاگرام سکو بدست آمده است. در ادامه بر اساس روش توزیع تجمعی انرژی موج اثر راستاهای مختلف موج در تحلیل خسارت سالیانه اتصال بحرانی، مورد ارزیابی قرار گرفته است. در این مقاله، سعی شده تا با سادهسازی محاسبات و نیز اعمال تقریبهای قابل قبول، روش آسانی به منظور یافتن اتصال بحرانی سکوی جکآپ پیشنهاد شده و سپس از روی تنش بحرانی در اتصالات این سکو عمر تقریبی آن را محاسبه کرد.
    کلیدواژگان: جک آپ، تحلیل دینامیکی، خستگی، اتصال بحرانی، خسارت سالیانه
  • مهدی شفیعی فر، آیدین رضوانی صفحه 27
    در این مقاله، چگونگی توسعه یک برنامه به منظور بهینه سازی الگوی مهاربندی سازه های شناور، بر اساس استفاده از الگوریتم ژنتیک ساده یا نامقید ارائه گردیده است. توزیع خطوط مهار پیرامون سکو و کشش این خطوط، از جمله عواملی هستند که بطور مستقیم در پاسخ (حرکات) شناور - هنگامیکه در معرض شرایط محیطی همچون باد، موج و جریان های دریایی قرار می گیرد - موثر هستند. از اینرو، الگوریتم ژنتیک به جستجوی توزیع بهینه و کشش خطوط مهار، با هدف کمینه ساختن جابجایی های شناور می پردازد. در این مقاله، برای نخستین بار از تحلیل دینامیکی جهت تعیین پاسخ های سازه در روند بهینه سازی الگوی مهاربندی استفاده شده است. موج و باد بصورت طیفی تعریف شده و تحلیل در دامنه فرکانس انجام شده است. هدف از بهینه سازی، کمینه ساختن یک تابع هدف می باشد، که در اینجا به صورت مجموع مربعات جابجایی های شناور در شرایط محیطی مشخص، تعریف شده است. کمیت های بهینه سازی که در این مساله مورد توجه قرار گرفته اند، عبارتند از موقعیت قرارگیری لنگرها، طول خطوط مهار و زاویه قرارگیری سکوی شناور نسبت به شرایط محیطی اعمال شده. همچنین، فرض بر این است که قطر خطوط مهار، جنس و مقاومت آنها ثابت بوده و بعلاوه بویه یا وزنه ای نیز به آنها متصل نمی باشد. ضمن توضیح در رابطه با برنامه الگوریتم ژنتیک توسعه یافته، کاربرد آن در یک مطالعه موردی و تحلیل کیفی نتایج بدست آمده، ارائه شده است.
    کلیدواژگان: الگوی مهاربندی، بهینه سازی، الگوریتم ژنتیک، سازه های شناور
  • فاطمه چگینی، وحید چگینی، سهیلا تائبی صفحه 41
    در این مقاله دقت روش های نیمه تجربی و عددی در پیش بینی مشخصات امواج ناشی از باد در بنادر امیرآباد و بوشهر مورد مطالعه، ارزیابی و مقایسه قرار گرفته است. در ابتدا مشخصات امواج با استفاده از داده های باد ایستگاه های همدیدی بابلسر و محاسبه شده است. به علاوه، مقادیر ارتفاع و دوره تناوب امواج CEM و SPM، SMB بوشهر و بکارگیری روش های نیمه تجربی پیش بینی شده با مشخصات ثبت شده توسط بویه های موج نگار امیرآباد، نکا و بوشهر مقایسه و خطاهای روش های نیمه تجربی تعیین شده است. سپس نتایج حاصل از روش های نیمه تجربی با مشخصات بدست آمده از پروژه مدلسازی امواج دریاهای ایران نرم افزار SW اصلاح شده و بکارگیری مدول ECMWF مقایسه شده است. مدلسازی مزبور با استفاده از داده های میدان باد صورت گرفته است. ارزیابی کاملتری از نتایج بدست آمده، با تحلیل حدی مقادیر ارتفاع موج پی شبینی و اندازه گیری MIKE21 5 و 10 ساله بصورت کلی و جهتی صورت پذیرفته است.، شده و محاسبه مقادیر ارتفاع موج شاخص با دوره های بازگشت 2 از بین روش های نیمه تجربی مناس بترین روش برای تعیین مشخصات امواج بندر SPM طبق بررس ی های انجام شده، روش به ترتیب مناس بترین روش ها برای تعیین ارتفا ع و دوره تناو ب امواج بندر بوشهر SPM و SMB امیر آباد و روش های نیم هتجربی می باشند. مقایسه نتایج روش های نیمه تجربی و عددی نشان می دهند که خطای روش های نیمه تجربی در پیش بینی مشخصات امواج بندر امیرآباد حدود دو برابر خطای روش عددی است، در صورت یکه مقادیر بدست آمده از روش های نیمه تجربی و عددی در بندر بوشهر اختلاف کمی داشته و بامقادیر اندازه گیری شده همخوانی دارند. مطالعات نشان می دهند که علت اصلی خطای روش های نیمه تجربی نامناسب بودن میدان باد ورودی است و پیش بینی می شود در صورت مناسب بودن آمار باد موجود در منطقه، اختلاف ارتفاع موج پیش بینی شده به وسیله روش های نیمه تجربی و عددی قابل قبول باشد.
    کلیدواژگان: پیش بینی امواج ناشی از باد، روش نیمه تجرب، روش عددی، تحلیل مقادیر حدی
  • محمدرضا محمدی نایینی صفحه 59
    در مقاله حاضر، روش تقریبی تحلیل جریان لزج و تراکم ن اپذیر دو بعدی حول اجسام که دارای کاربردهای صنعتی متعدد می باشد، ارائه می گردد. هر دو جریان لایه مرزی و پتانسیل بطور تکراری حل شده و کمیت های مهم جریان محاسبه می شوند. جریان لایه مرزی آرام و مغشوش به کمک جریان مجازی عمود بر سطح جسم، بعنوان شرایط مرزی حل میشود. جریان حول جسم بوسیله ترکیب جریان های پتانسیل یکنواخت و توزیع چشمه و چاه و گردابه روی سطح جسم و گردابه با قدرت ثابت روی خط جریان جدائی ساخته شده است. جریان چرخشی در ناحیه ویک 1 نیز ایجاد می شود. ب اتوسعه برنامه محاسباتی، حل عددی صورت گرفته و قدرت و محل سینگولاریتی های توزیع شده محاسبه گردیده است. با معلوم بودن طول ویک و ضریب فشار کمینه از داده های تجربی، شکل خطوط جریان و در نتیجه لایه مرزی حول جسم بدست می آیند. همچنین، توزیع فشار و سرعت و منحنی خط جریان جداشده از نقطه جدائی، محاسبه شده و با داده های تجربی مقایسه شده اند.
    کلیدواژگان: جریان لزج، جریان پتانسیل، ویک، ضریب فشار، برنامه محاسباتی
  • عبدالحسین پری زنگنه، ویشوانات کریس لاکان، ساجد رشید احمد صفحه 71
    مورفولوژی سیستم ساحلی کشور گویان در مقیاسهای فضایی و مکانی مختلف تحت تاثیر شکل گیری و جابجایی پهنه های گل قرار دارد. پهنه های ثابت و متحرک در طول ساحل با استفاده از عکسهای هوایی، تصاویر ماهواره ای، سیستم موقعیت و شکل نیمرخ ساحل در سالهای مختلف مورد مطالعه قرار گرفتند. اطلاعات زمانی از منابع مختلف جمع آوری، (GPS) جهانی به تصویر کشیده شدند. تعداد شش پهنه گل (GIS) یکسان سازی، تجزیه و تحلیل و سپس توسط سیستم اطلاعات جغرافیایی شناسایی و انتخاب شدند که هر یک با سرعت های متفاوتی در جهت غرب جابجا می شدند. جابجایی پهنه های گل با وقوع دوره ای فرسایش و رسوبگذاری همراه بوده است. تحلیل آماری تفاوتهای مکانی-زمانی قابل توجه در الگو و مقدار فرسایش و رسوبگذاری را در طول ساحل نشان داده و اثر پهنه های گل را در پایداری مورفولوژیکی و رفتار ساحلی مشخص می سازد.
    کلیدواژگان: پهنه های گل، رسوبگذاری، فرسایش، پهنه های گل ثابت و متحرک، کشور گویان
  • سهیلا تائبی، علی اصغر گلشنی، وحید چگینی صفحه 73
    مقاله حاضر به معرفی شبیه سازی 11 ساله پیوسته اقلیم امواج از سال 1992 تا سال 2002 در خلیج فارس و دریای عمان (European Center for Medium- با استفاده از داده های ورودی دریافتی از مرکز اروپایی پیش یابی میان مقیاس جوی می پردازد. میدان باد در ارتفاع 10 متری این مرکز به همراه شرط مرزی طیفی موج بر روی Range Weather Forecasts) عرض 18 درجه شمالی، پس از پار های اصلاحات محلی به یکی از آخرین ویرای شهای مدل عددی نسل سوم موج اعمال گردیده است. شبیه سازی جداگانه باد و موج طوفا نهای گرمسیری رخ داده در 30 سال اخیر در شمال اقیانوس هند که تاثیرگذار بر منطقه دریای عمان م یباشند نیز انجام شده و شرط مرزی مدل پیوسته در باز ه های زمانی وقوع این طوفا نها اصلاح گردیده است. برای ارزیابی دقت میدان باد ورودی و میدان موج شبیه سازی شده از داده های محلی و ماهواره ای باد و موج استفاده شده است. سپس مشخصات امواج در دوره بازگش تهای مختلف با استفاده از تحلیل مقادیر حدی محاسبه گردیده است. به منظور برآورد اهمیت و بزرگی طوفان ها در هر جهت، تحلیل مقادیر حدی کل منطقه پس از دسته بندی جهتی موج نیز انجام شده است. در پایان برنامه ای کامپیوتری با نام اطلس امواج دریاهای ایران برای استفاده در مقاصد مهندسی و مدیریتی برای عموم کاربران تهیه گردیده است.
    کلیدواژگان: مدلسازی موج، طوفان های گرمسیری، تحلیل حدی جهتی امواج، خلیج فارس، دریای عمان، اطلس امواج
|
  • Rooholah Hadipour Goudarzi, Ahmad Rahbar Ranji Page 1
    Fatigue analysis and estimation of safe life of structures that are subjected to cyclic loadings, such as ships and offshore structures is one of the most important steps of structural design. Fatigue failure in the form of crack will start from details and propagate in structure. In steel structures these cracks will started from welds. Most of the methods for fatigue life assessment in welded connections are based on stress values at critical points, called "hot spot". Determination of hot spot stress is done by finite element analysis with using some empirical relations, which is expected to be the most practical method. These empirical relations are mostly based on linearization of stress through the thickness or extrapolating the stress to the hot spot locations. In this paper, different methods are reviewed for the evaluation of hot spot stress at a typical ship structural detail by finite element analysis and the results are compared with an experimental data. Accuracy and sensitivity of hot spot stress to finite element meshing is investigated, and the best method for calculation of hot-spot stress based on required accuracy, time and money is proposed.
  • Ali Yaghtin, Hassan Sayadi Page 15
    One of the important items in offshore structure design is fatigue analysis. Because of existence of periodic loads derived by wave, sea current, wind, etc. this analysis has become one of the major analysis in basic design. Estimation of structure’s life that is generated from fatigue analysis is more important in operation of the offshore unit. In this paper according to the environmental conditions of Caspian Sea, a jack up was modeled by use of ANSYS. According to available statistics of this specified region the wave by 12 m significant height and sea current by the speed of 1 (meter/second) is exerted on the structure. API rules are considered in modeling of soil and spudcan interaction and the stiffness of the elastic springs also selected by this standard. After that, nonlinear dynamic analysis has been carried out for all directions of wave motion so that the dominant wave direction and critical joint has been detected. This critical joint has been modeled by considering the effective length of members and appropriate support condition. The design loads (axial loads, out-of- plane bending, in-plane bending) have been exerted, and Hot Spot Stress “HSS” which had calculated by API formula has provided for stress combination in order to indicate the critical node. After that fatigue analysis has been done for this node by considering S-N curves in API recommendation. Finally the roughly life of the jack up rig has been determined. In addition to that analysis the effect of fatigue damage in each wave direction has been investigated and compared by using wave-energy distribution method. In this paper we try to generate a simple method for detecting the critical joint in order to calculate the structure’s life approximately.
  • Mehdi Shafiefar, Aidin Rezvani Page 27
    In this paper, the procedure of developing an unconstrained Genetic Algorithm code to solve mooring pattern optimization problems for floating structures is described. How to spread mooring lines around the offshore structures and tension level of these lines are the factors that have direct effect on response or offset of floating units which experience environmental conditions such as waves, wind and current. A GA may be used to search optimum mooring pattern and the best tension of lines to minimize floating structures offset. In this work, dynamic analysis is used to estimate floating units responses in a mooring optimization problem. Waves and wind are defined by appropriate spectra and analysis is performed in frequency domain. The goal for optimization is to minimize the objective function which is the sum of squares of the floating unit’s displacements for each set of environmental conditions. The considered variables of optimization are: position of anchors, line lengths and vessel heading relative to environmental conditions. Also size of mooring lines, and their material and strength are considered to be constant. It is assumed that all lines are from the same size and material and no buoy or counter weight is attached to the lines. To demonstrate the capability of the developed code, its application in a case study is presented and some conclusions are derived.
  • Fateme Chegini, Vahid Chegini, Soheyla Taebi Page 41
    In this article, the accuracy of empirical and numerical methods in prediction of wind wave characteristics in AmirAbad and Bushehr Ports have been studied, evaluated and compared. First, the wave characteristics have been calculated using Babolsar and Bushehr synoptic stations and employing empirical methods including SMB, SPM and CEM. Moreover the errors of empirical methods have been determined by comparing the predicted values of wave heights and periods with wave characteristics recorded by wave buoys of AmirAbad, Neka and Bushehr. Then the results of empirical methods have been compared with the wave characteristics obtained from Iranian Seas Wave Modeling Project. This modeling has been implemented using the modified ECMWF wind field and the SW module of MIKE21 software. A more complete assessment of the results has been carried out by extreme value analysis of the predicted and recorded wave height and calculating the significant wave height with 2~10 years return periods, totally and in dominant directions. Results show that the SPM method is the most suitable method among the empirical models for determining the wave characteristics of AmirAbad Port and the SMB and SPM methods are more suitable for predicting the wave heights and periods in Bushehr Port, respectively. The accuracies in predicting wave parameters were found to be compatible for numerical and empirical methods in Bushehr Port and agreed with recorded characteristics. However, in comparison to numerical method, the empirical method yields to poor prediction in Amirabad Port. According to the investigations the errors of empirical methods are mainly due to unsuitable wind data and it is predicted that in the presence of reliable wind data, the results of empirical and numerical methods would be comparable.
  • Mohammad Reza Mohammadi Naieni Page 59
    In this paper, the analysis of two dimensional viscous incompressible flow around bodies with multiple industrial applications, is presented. Both of boundary layer flow and potential flow have been analysed repeatedly and in this way, the major parameters of flow are calculated. Laminar and turbulent boundary layer flow are solved with the aid of an virtual flow normal to the surface of the body as boundary conditions. The flow around the body has been made by combining the uniform potential flow and distribution of potential source and sink and vortex on the surface of body and constantly powered vortex on the separation streamline. The rotational flow in wake region is also made. With a development of computational program, the numerical method is applied in which, the power and situation of distributed singularities are obtained. Considering wake length and minimum pressure coefficient from empirical data, the shape of streamlines and consequently boundary layer around the body have been obtained. Also, distribution of pressure and velocity and curve of streamline beginning from separation point, have been calculated and compared with empirical values.
  • Abdolhossein Parizanganeh, V. C. Lakhan, S. R. Ahmad Page 71
    The morphological states of Guyana’s coastal system, at various spatial and temporal scales, are found to be influenced by the formation and migration of mudbanks. Stationary and propagating mudbanks along the coast are investigated with the use of multiple data sources, including aerial photographs, satellite imagery, GPS measurements, and a time series of coastal profile data (1941-1987, 1992-2005). Multi-temporal data from different sources are assimilated, integrated, analyzed and visualized with a geographical information system. Six mudbanks are recognized from 1941-2005. Each mudbank had a different length and moved at a different rate in a westerly direction. Mudbanks are associated with recurring episodes of erosion and accretion. Statistical analysis of variance demonstrated significant spatial and temporal variations in the patterns and amounts of erosion and accretion along the coast.
  • Soheila Taebi, Aliasghar Golshani, Vahid Chegini Page 73
    This article describes the 11-year wave simulation (1992-2002) in the Persian Gulf and the Gulf of Oman using the input data derived from European Center for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF). The ECMWF 10 meter wind field and spectral wave boundary condition at 18 ْN degree are input into one of the latest versions of numerical wave models (3rd generation) after a few local modifications. Tropical cyclones during the last 30 years in the northern Indian Ocean which affect the Gulf of Oman are regenerated and wave simulation for individual cyclones is carried out. Open boundary of continuous hindcast is also modified in cyclone periods. In-situ and satellite wind and wave data sets are used to evaluate the accuracy of input wind and simulated wave fields. Extreme Value Analysis (EVA) is the next taken stage in which the wave characteristics were calculated for different return periods. Similar analysis is performed on the directional data to find out significance of storms in each direction. Finally, a user-friendly engineering and management tool is developed and verified.