boundary element method
در نشریات گروه عمران-
This paper presents an application of the Boundary Element Method (BEM) in engineering to simulate and numerically analyze the process of accumulation of chloride ions in a reinforced concrete structure. The study begins with a brief review of the origin of reinforced concrete and the phenomenon of depassivation of reinforcement. The geometric and mathematical model considers two types of concrete characteristics, seeking to numerically represent the concrete used in the construction of beams and pillars of buildings and bridges, covered with an external layer and/or surface protection. In the simulations, it was possible to record the concentration of chlorides in the position occupied by a steel rod in the reinforcement, calculating the number of years necessary to cause the steel to depassivate. In addition to concrete, two materials with different diffusivities were used for the coating layer and two values for its thickness, both related to the time required for the start of the reinforcement corrosion process. The results were obtained with a correlation level of 0.99954 for the R2 estimator, presented in the formulation validation section 4.1, allowing to obtain important information about the steel depassivation process with and without the use of surface protection, making it possible to calculate the start time of reinforcement depassivation under different conditions, the details of which are presented below.Keywords: Depassivation Of Steel Reinforcement, Start Of Corrosion, Coating To Retard Corrosion, Diffusion Equation For Chloride, Boundary Element Method
-
در این مقاله پاسخ دینامیکی یک شالوده مربعی صلب بر روی یک نیم فضای الاستیک مورد بررسی قرار گرفت. بمنظور در نظر گرفتن اندرکنش سینماتیکی خاک و سازه، لازم است شالوده بدون جرم فرض شود. در این تحقیق شالوده مربعی صلب در معرض امواج هارمونیک و مایل SH در نظر گرفته شد. با در نظر گرفتن ویژگی های موج از جمله مایلیت موج ورودی که با دو پارامتر شامل زاویه ورودی موج با راستای قائم و همجنین زاویه برخورد موج نسبت به ابعاد شالوده در پلان توصیف می شود، تجزیه و تحلیل اثر اندرکنش سینماتیکی خاک و شالوده مورد مطالعه قرار گرفت. بدین ترتیب ابتدا توابع امپدانس و سپس حرکت ورودی به شالوده شامل حرکات افقی و پیچشی شالوده محاسبه گردید. بمنظور تجزیه و تحلیل دینامیکی شالوده از روش المان مرزی استفاده شد. بدین منظور ناسرگی ضعیف و قوی موجود در معادلات انتگرالی حاکم مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که تغییرات زاویه قائم و افقی موج ورودی تاثیر مهمی بر پاسخ دینامیکی شالوده داشته و بطور خاص، امواج غیر قائم باعث کاهش حرکت انتقالی نسبت به حرکت میدان آزاد و نیز ایجاد پیچش اضافی در شالوده می گردد. نتایج بدست آمده در قالب توابع امپدانس و نیز جابجایی افقی و پیچشی شالوده در برابر فرکانس بی بعد بیان شدند. همچنین در حالات ساده، یافته های حاصل با نتایج موجود در ادبیات فنی مقایسه شدند و تطابق قابل قبولی مشاهده گردید.کلید واژگان: توابع امپدانس، موج مایل SH ورودی، شالوده صلب مربعی، اندرکنش سینماتیکی خاک و سازه، روش المان مرزیIn this paper, the dynamic response of a rigid square foundation on an elastic half-space was investigated. In order to consider the kinematic soil structure interaction, massless foundation is assumed. In this research, a rigid square foundation was subjected to oblique incident harmonic SH waves. Taking into account the characteristics of the wave, including the obliquity of the wave, which is described by two parameters including the angle of incident wave with the vertical direction and the angle of impact of the wave with the foundation edge in the plan, the analysis of the effect of the soil foundation kinematic interaction was studied. The impedance functions as well as the foundation input motion including the torsional and horizontal motions of the foundation were then calculated. Boundary element method was used for the dynamic analysis of the foundation. The weak and strong singularity in governing integral equations were investigated. The results showed that changes in the vertical and horizontal angle of the incident wave have an important effects on the dynamic foundation response, and in particular, non-vertical waves reduce the translational motion compared to free field motion and also cause additional torsional motion in the foundation. The obtained results were expressed in terms of impedance functions as well as horizontal and torsional motions of the foundation versus the dimensionless frequency. Also, in simple cases, the results were compared with the results in literature and an acceptable agreement was observed. The results show the vertical and horizontal angles of incident waves can influence the foundation response. As vertical angle increases, the foundation response becomes further away from the free field response, and at higher frequencies, its value decreases and approaches to zero. With the increase of the horizontal angle, the horizontal displacement also decreased. The results are shown in dimensionless frequency graphs.Keywords: Impedance Functions, Oblique Incident SH Wave, Rigid Square Foundation, Kinematic Soil Structure Interaction, Boundary Element Method
-
Two-dimensional half-plane fundamental solutions have been developed by different researchers in the fields of electronics, mechanics, and geotechnics. However, for geotechnical purposes, their solutions are not complete. This paper discusses those previous solutions and details the mathematical procedures for obtaining a new and complete set of half-plane boundary element fundamental solutions. Initially, static equilibrium equations were written using Papkovitch functions and a proper Green’s function was presented for a two-dimensional half-plane space. Having applied the second Green’s identity, the stress-free condition for the ground surface has been satisfied in the displacement and traction fundamental solutions. These solutions can be applied in a meaningful way to problems with semi-infinite workspaces like those much seen in geophysics, geotechnical, and mining engineering because they do not need to discretize the distal boundaries of the model. After extracting half-plane fundamental solutions, the effects of the gravity force as body force and required functions for a half-plane boundary element analysis were extracted. The effectiveness and accuracy of the new solutions have been evaluated by implementing them in a boundary element computer code and solving several classic semi-infinite examples. Results showed that the new solutions are capable of accurately and economically modeling semi-infinite problems.Keywords: Half-Plane, Fundamental Solutions, Boundary Element Method, Papkovitch Functions
-
در این مقاله به تعیین پاسخ لرزهای سطح زمین در برابر امواج مهاجم قایم P/SV و SH در حضور یک تونل زیرزمینی پوششدار دایرهای پرداخته شده است. در این راستا از روش اجزای محدود سهبعدی در قالب نرمافزار عددی آباکوس برای مدل سازی بهره گرفته شده است. ضمن ارایه ی مختصر مبانی نظری حاکم بر روش اجزای محدود و حل یک مثال صحتسنجی، با در نظر گرفتن برخی پارامترهای کلیدی از قبیل عمق تونل و نسبت امپدانس پوشش نگهدارنده با محیط پیرامون، پاسخ سطح زمین حساسیت سنجی شده است. در ادامه، یک مطالعه ی مقایسهای بین نتایج سهبعدی حاصل و پاسخهای دوبعدی اجزای مرزی نیمفضا انجام شده است. نتایج نشان داد در نسبت عمق 5 و 8 به ترتیب برای امواج P/SV و SH اثر حضور تونل از بین رفته و پاسخ به سمت حرکت میدان آزاد سطح زمین همگرا شده است. همچنین، در حالت هجوم امواج درون صفحه ی P/SV افزایش هر واحد نسبت امپدانس حداقل به میزان 5% در کاهش پاسخ افقی سطح بالای تونل موثر بوده، اما در هجوم امواج برون صفحه SH، نتایج معکوس به چشم می خورد. دست آوردهای حاصل میتواند در تکمیل و تدقیق آییننامههای لرزهای موجود پیرامون موضوع ریز پهنهبندی ساختگاه در حضور بازشدگی زیرسطحی مثمر ثمر باشد.
کلید واژگان: آباکوس، بزرگنمایی، پاسخ لرزه ای، تونل پوشش دار، روش اجزای محدود، مدل سازی سه بعدیIn this paper, the seismic response of the surface in the presence of a circular underground lined tunnel subjected to vertical incident P/SV and SH-waves were obtained. In this regard, the three-dimensional (3D) finite element method (FEM) approach in the framework of ABAQUS numerical software was used for preparing the model. At first, a brief presentation of FEM formulation as well as solving a validation example was carried out. Then, by considering some key parameters such as tunnel depth, and the impedance ratio of the lining, the response of the ground surface was sensitized. In the following, a comparative study was performed between the responses of 3D-FEM and 2D half-plane boundary element method (2D-BEM). The results showed that the mentioned parameters are very effective in the formation of different patterns of ground motion. Furthermore, a slight increase of amplitudes is observed in the responses of the 3D approach compared to 2D modeling. The results of the present study can be used to complete the accuracy of existing seismic codes around the subject of micro-zonation of the site in the presence of subsurface openings as well.
Keywords: 3D Modeling, ABAQUS, Amplification, Boundary Element Method, Finite Element Method, Lined Tunnel, Seismic Response -
در این مقاله، یک آنالیز المان مرزی جدیدی برای مدلسازی مسائل دو بعدی پتانسیل پیشنهاد شده است. روش المان مرزی بر مبنای المان های هنکل کروی به منظور تقریب متغیرهای حالت معادلات دیفرانسیل پواسون و لاپلاس (پتانسیل ها و شارها)، بازفرمول بندی شده است. با استفاده از غنی سازی توابع پایه ی شعاعی هنکل کروی، توابع انترپولاسیون روش المان مرزی حاصل شده اند. بدین منظور، به بسط تابعی ای که در آن فقط از تقریب توابع پایه ی شعاعی هنکل کروی استفاده می شود، ترم های چندجمله ای الحاق می شود. از جمله خواص منحصر بفرد انترپولاسیون پیشنهادی می توان به مشارکت میدان توابع نوع اول و دوم بسل در فضای مختلط علاوه بر اغنای میدان توابع چندجمله ای، بر خلاف توابع کلاسیک لاگرانژ که فقط توابع چندجمله ای را اغنا می کنند، اشاره کرد. بعلاوه توابع شکل پیشنهادی از خاصیت قطعه قطعه پیوسته از مرتبه بینهایت سود می برند که این امر برای توابع شکل کلاسیک لاگرانژ که دارای مرتبه پیوستگی محدودی هستند، وجود ندارد. تابع هنکل کروی نوع اول دارای سینگولاریتی قوی در قسمت موهومی خود، تابع نیومن کروی، می باشد که این مطلب عدم وجود حد برای میل نرم اقلیدس به سمت صفر را در بر دارد. در ادامه برای رفع سینگولاریتی از ترم اضافی با توان استفاده شده است. پس از رفع سینگولاریتی، حالت حدی انطباق نقطه ی چشمه و گره ی مرزی محاسبه شده است. برای نشان دادن کارایی و دقت روش حاضر، چند مثال عددی در نظر گرفته شده است و نتایج حاصل با نتایج حل تحلیلی و نتایج توابع شکل کلاسیک لاگرانژ مقایسه شده است. نتایج این مقایسه ها حاکی از دقت بسیار بالاتر روش پیشنهادی می باشد.
کلید واژگان: المان های هنکل کروی، توابع پایه ی شعاعی، روش المان مرزی، مسائل پتانسیل دوبعدی، معادلات پواسون و لاپلاسIn this paper, a new boundary element analysis for the modeling of two-dimensional potential problems is proposed. The boundary element method is reformulated here based on spherical Hankel elements for the purpose of approximation of the state variables of the Poisson and Laplace differential equations (potentials and fluxes). Spherical Hankel function is obtained by combing Bessel function of the first (similar to J-Bessel ones) and second (also called Neumann functions) kind so that the properties of both mentioned functions will be combined and result in a robust interpolation tool. The interpolation functions of the boundary element method are obtained using the enrichment of the spherical Hankel radial basis functions. To this end, the expansion of a function in which only the spherical Hankel radial basis functions approximations are used have been given polynomial terms. Generally, radial basis function (RBF) is an efficient tool in finding the solution of non-homogeneous partial differential equations. Its main idea is the expansion of non-homogeneous term by its values in interpolation nodes, based on Euclidean norm that leads to obtaining a particular solution. Although the J-Bessel RBF contains the features of the first kind of Bessel function, it usually cannot represent the full properties of a physical phenomenon. Therefore, using the combination of the first and second kind of Bessel function in complex space (Hankel function) may lead to more accurate and robust results. In other words, the solution of Bessel equation can be referred as a prominent usage of both first and second kind of Bessel, which shows that using them together may result in more accuracy and robustness. The aforementioned discussion brings this matter to mind whether it is possible to present RBFs that benefit from both Bessel functions of the first and second kind. Therefore, by the idea of combining spherical Hankel in imaginary space, enrichment of them for a three-node element in the natural coordinate system is explained in this paper. Moreover, the algebraic manipulations and formulations are reduced because of profiting from the advantages of complex number space in functional space. It is also possible for the proposed shape function to satisfy both Bessel function fields and polynomial functions, unlike classic Lagrange shape functions that only satisfy the polynomial function fields. Moreover, the proposed shape functions benefit from the infinite piecewise continuous property, which does not exist in the classic Lagrange shape functions with limited continuity. The spherical Hankel function of the first kind has a strong singularity in its imaginary part, the spherical Neumann function. This issue results in the fact that when the Euclidean norm tends to zero, the limit does not exist. In the following, an extra term with power is applied to remove this singularity. After the elimination of the singularity, the limit state of coinciding source point and field point is calculated. In the end, to demonstrate the accuracy and efficiency of the proposed shape functions, several numerical examples are solved and compared with the analytical results as well as those obtained by classic Lagrange shape functions. The numerical results show that the proposed Hankel shape functions represent more accurate solutions, using fewer degrees of freedom, in comparison with classic Lagrange shape functions.
Keywords: Spherical Hankel elements, Boundary element method, 2D potential problems, Poisson's, Laplace's equations -
نشریه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز، سال چهل و هشتم شماره 3 (پیاپی 92، پاییز 1397)، صص 51 -59روش المان های مرزی به عنوان یکی از قدرتمندترین روش های عددی در مدل سازی پدیده های مهندسی مطرح می باشد در مقاله حاضر از این روش جهت بررسی چگونگی توزیع فشار هیدرودینامیک در مخزن دوبعدی سدی با هندسه دلخواه استفاده شده است. در این راستا معادله انتشار موج فشاری، معادله حاکم بر توزیع فشار هیدرودینامیکی با لحاظ اثرات تراکم پذیری آب داخل مخزن، به همراه شرایط مرزی مناسب در محیط مخزن حل گردیده است برای لحاظ اثرات جذبی ناشی از رسوبات کف مخزن از شرط مرزی مناسبی در این مرز استفاده شده است. روش به کار گرفته شده مبتنی بر یک روش نیمه تحلیلی به صورت ترکیبی از روش المان های مرزی و انتگرال های ویژه می باشد به طوری که حل پایه به گونه ای انتخاب گردیده که مستقل از فرکانس بوده و شرط مرزی در سطح آزاد مخرن را ارضاء نماید. نتایج به دست آمده گویای کارآیی روش پیشنهادی در برآورد فشارهیدرودینامیک در مخزن سد وزنی با شکل دلخواه مخزن می باشد. همچنین نتایج به دست آمده نشان دهنده اثرات کاهشی رسوبات کف مخزن بر توزیع فشار هیدرودینامیکی مخزن است.کلید واژگان: المان هاي مرزي، معادله هلم هولتز، فشار هيدروديناميکي، سد وزني، رسوبات کف مخزنJournal of Civil and Environmental Engineering University of Tabriz, Volume:48 Issue: 3, 2018, PP 51 -59Dynamic response of dams interacting both with reservoir and foundation is a complex problem in time domain. To study the effects of reservoir and foundation on the response of dams under two-dimensional (2D) conditions, several numerical methods have been developed in the past few decades such as finite element method and the boundary element method. The boundary element method has been successfully applied to the dam dynamics (Humar and Jablonski (1988); Kucukarslan, (2004))Keywords: Boundary element method, Hydrodynamic pressure, Gravity dam, bottom sediment
-
در نوشتار حاضر، دوره ی تناوبی و میرایی موثر سازه های متکی بر پی های نواری با درنظر گرفتن اثر اندرکنش خاک و سازه بررسی شده است. توده ی خاک غیرمتراکم که می تواند معرف رفتار خاک رس اشباع در حالت زهکشی نشده باشد، توده یی نیمه بی نهایت است، که پی نواری مدفون را احاطه کرده است. به علت غیرمتراکم فرض کردن محیط ایزوتروپیک، ضریب پواسون برای چنین محیطی برابر 0٫5 است و در این حالت، سرعت موج فشاری بی نهایت می شود. بنابراین برای جلوگیری از مشکلات عددی در روش المان مرزی مورداستفاده، لازم است حل های اساسی جابه جایی و تنش سطحی در حوزه ی بسامد را با استفاده از روابط هم ارزی، به صورت مستقل از سرعت موج فشاری بیان کرد. با به کارگیری حل های اساسی تصحیح شده، توابع امپدانس پی های نواری مدفون محاسبه و با نتایج موجود در حالت مذکور مقایسه شده است. در ادامه، سازه ی یک درجه آزادی تحت اثر اندرکنش خاک و سازه با سازه ی گیردار معادل جایگزین و درنهایت، دوره ی تناوب و میرایی موثر سازه های پهن، متوسط و لاغر محاسبه و با هم مقایسه شده اند.
کلید واژگان: روش المان مرزی، اندرکنش خاک و سازه، پی نواری مدفون، توابع امپدانس، دوره ی تناوب، میرایی موثرIn this paper, effective period and damping of structures connected to an embedded strip footing are evaluated by consideration of soil structure interaction effect. Incompressible soil mass which may account for undrained behavior of saturated clay is modeled as a homogeneous and isotropic semi-infinite medium by using boundary element method. Boundary element method is suitable tool to model such media including infinite or semi-infinite boundaries. Incompressible soil medium has Poisson's ratio of 0.5. However, in this case the dilatational wave velocity approaches to infinity. Therefore, displacement and traction fundamental solutions in frequency domain which are utilized by boundary element method have to be expressed independent of dilatational wave velocity to prevent from numerical instability. These modifications have been performed using equalities relations. Having obtained the fundamental solutions of the incompressible soil medium, different problems considering soil structure interaction effect can be solved. Impedance functions of embedded strip footing rest on incompressible soil medium are obtained using boundary element method. In order to evaluate the components of impedance functions, three boundary value problems including unit displacement in horizontal, vertical and rotational directions of the footing have to be solved separately. The results are presented as a function of dimensionless frequency. There are good agreement between the obtained results and those of solution in the literature. The components of impedance functions are complex numbers. Real and imaginary parts represent respectively, stiffness and radiation damping of the semi-infinite soil medium. Impedance functions depend on excitation frequency, width of strip footing, shear wave velocity and Poisson's ratio. A single degree of freedom structure with flexible basement is replaced by an equivalent fixed base structure and its effective period and damping are then computed. Dimensionless parameters suitable for strip footing are introduced in this paper. The effective period and damping of structures with different heights are then obtained using an iterative procedure and compared to each other.
Keywords: Boundary Element Method, Soil-Structure Interaction, Embedded Strip Footing, Impedance Functions, Effective Period, Damping -
احداث تونل های زیرزمینی به منظور کنترل ترافیک و ایجاد شبکه های حمل و نقل می تواند در پاسخ لرزه یی سطح زمین و به دنبال آن در سازه های روسطحی تاثیرگذار باشد. لذا در نوشتار حاضر سعی شده است تا با به کارگیری روش عددی اجزای مرزی دوبعدی در حوزه ی زمان و در یک محیط همگن و همسان به بررسی پاسخ لرزه یی و الگوی بزرگ نمایی سطح زمین واقع بر حفره ها و تونل های زیرزمینی بدون پوشش (لاینینگ) تحت تاثیر امواج برشی S V در بسامدهای مختلف پرداخته شود. نتایج به دست آمده نشان می دهد که تونل های زیرزمینی دوقلو، مولفه های افقی و قائم جابه جایی سطح زمین را در مقایسه با تونل های منفرد، تحت تاثیر بیشتری قرار می دهند. افزایش فضای حبس موج در بالای تونل های دوقلو بدون پوشش به نسبت تونل منفرد می تواند یکی از عمده ترین دلایل موجود برای افزایش بزرگ نمایی لرزه یی سطح زمین باشد. با فاصله گرفتن حفره های دوقلو از یکدیگر، تاثیر لرزه یی متقابل آنها در یکدیگر و به دنبال آن در پاسخ لرزه یی سطح زمین کاهش می یابد.
کلید واژگان: تونل های زیرزمینی، روش اجزای مرزی، حوزه ی زمان، بزرگ نمایی امواج، بسامد بی بعدNowadays, in developing countries, due to city expansion and demand for trips within the city, creating the necessary infrastructures, such as an underground transportation network, is of great importance. But, constructing subterranean structures and underground tunnels carry a high- risk potential due to its surface seismic responses above which the structures are located. However, insignificant information is available in literature to determine the seismic response of the ground surface due to twin side-by-side and parallel tunnels. In this paper, the effects of two long unsupported double tunnels on the seismic response of the ground surface are studied in different frequencies, using the boundary element method in the time-domain. The homogeneous medium is assumed to have a linear elastic constitutive behavior subjected to vertically propagating incident in-plane waves (SV waves). Comparing the results obtained through solving different problems with previous studies can show the result's suitable adaption. In addition, the results indicate that underground twin tunnels can have an effect on the vertical and horizontal components of the ground surface motion more compared to single tunnels. It is evident that the seismic amplification of the ground surface underlain by the shallow circular tunnels increases in long dimensionless periods. Moreover, the embedded depth and spacing distance of the double tunnels have significant influence on the amplification patterns on the ground surface. Creating more wave trapped zones by the double tunnels in comparison to the single tunnel can be one of the main reasons for increasing the seismic amplification of the ground surface. In addition, the interaction between tunnels and, consequently, the ground surface amplification values is decrease in the greater spacing distance of the double tunnels. Finally, some amplification coefficients are presented which could be used while introducing simple preliminary ideas to modify the standard design spectra in building codes and seismic microzonation studies.
Keywords: Underground Tunnels, Boundary Element Method, Time Domain, Wave Amplification, Dimensionless Frequency -
The response of structures bonded to the surface of a transversely isotropic half-space (TIHS) under the effect of time-harmonic forces is investigated using a coupled FE-BE scheme. To achieve this end, a Finite Element program has been developed for frequency domain analysis of 3D structures, as the first step. The half-space underlying the structure is taken into consideration using a Boundary Element technique that incorporates half-space surface load Greens functions for a transversely isotropic medium. Next, the two programs are combined using a direct coupling algorithm and the final program is obtained. To validate the results, some benchmark problems are solved with the FE and the BE programs, separately and then the coupled technique is checked with the results of some special cases for which the solutions are available in the literature. At the end, a parametric study is carried out on several common types of structures to study the effects of the degree of anisotropy of transversely isotropic soil medium on the dynamic behavior of the structure. Moreover, the effect of soil-structure interaction (SSI) on the natural vibration frequency of the structures is also studied.Keywords: Boundary Element Method, Coupled BE-FE, Finite Element Method, Flexible Foundation, Soil-Structure-Interaction, Transversely Isotropic
-
تجربه زلزله های متعدد در دنیا نشان می دهد برای یک زمین لرزه مشخص، میزان آسیب سازه های با مشخصه های تقریبا همسان به شدت متاثر از وضعیت ساختگاه است، که ازآن به عنوان اثرات ساختگاهی یاد می شود. در اکثر تحلیلهای مربوط به تفرق امواج لرزه ای که برای بررسی اثرات ساختگاهی انجام شده، دره ها معمولا به شکل دلخواه و منشوری فرض می شوند. آنچه در واقعیت وجود دارد در اغلب موارد غیر منشوری بودن دره ها در راستای محور طولی دره است به طوریکه معمولا محلهای تنگ شدگی دره ها به عنوان ساختگاه های مناسب انواع سازه ها انتخاب شده و مورد مطالعه قرار می گیرند. در این تحقیق رفتار دینامیکی دره های منشوری و غیرمنشوری با استفاده از روش المان مرزی سه بعدی در شکلهای مثلثی، ذوزنقه و نیم دایره تحت امواج SHبررسی شده است. نتایج نشان می دهند که جابجایی دره های غیر منشوری که دارای تنگ شدگی در میانه و بازشدگی در دو انتهای دره می باشند، با توجه به فرکانس و زاویه برخورد موج در بعضی نقاط، بیشتر از دره های منشوری می باشد. بنابراین لازم است، برای به دست آوردن مقادیر دقیق اثرات ساختگاهی مدلسازی سه بعدی که واقعی تر باشد از دره ها انجام شود.
کلید واژگان: دره های غیر منشوری، روش المان مرزی سه بعدی، اثرات ساختگاه، دره های منشوریExperiencing several earthquakes around the world indicate that, for a specific earthquake, the amount of structural damages, with almost identical features, is highly influenced by the condition of the site, which is called as the site effects. In fact, something which exists in reality and practice is, in most cases, the non-prismatic canyons in line with the longitudinal axis of the valley so that narrowing parts of the canyons are usually selected as the appropriate sites for a variety of structures, and then studied. In this study, the dynamic behavior of prismatic and non-prismatic canyons, using three-dimensional boundary element method in triangular, trapezoidal, and semi-circular forms under the SH waves, are studied.The Results indicate that the movement of non-prismatic canyons, which have narrowing in the middle and opening in two ends of the canyon, based on the frequency and wave angle, are in some cases more than prismatic canyon. Therefore, to obtain accurate values of site effects, it is necessary to do a realistic and three-dimensional modeling of the canyon.Keywords: Non, Prismatic Canyons, Boundary Element Method, Site Effects, Prismatic Canyons -
با توجه به اهمیت خرابی های ناشی از ترک خوردگی روسازی های آسفالتی و ارتباط مستقیم آن با ویژگی های شکست مصالح آسفالتی، در این مقاله به بررسی و ارزیابی روش های مدلسازی سازوکار شکست مخلوط های آسفالتی پرداخته شده است. روش های مدلسازی شامل مدل های ناحیه چسبنده، روش ناپیوستگی تعبیه شده (EDM)، روش المان مرزی ناپیوستگی تغییرمکان (DDM)، روش المان گسسته (DEM)، روش المان محدود توسعه یافته (XFEM) و تکنیک تطابق تصاویر دیجیتال جهت بررسی رفتار شکست و ترک خوردگی مخلوط های آسفالتی ارزیابی شدند. در نهایت، روش مدلسازی دوگانه (شامل المان محدود و المان مرزی) همراه با کاربرد پردازش تصاویر جهت تعیین ریزساختارها، برای بررسی خواص شکست مخلوط های رایج در کشور توصیه شدند.کلید واژگان: ترک خوردگی، مکانیک شکست، مدل ناحیه چسبنده، روش المان محدود، روش المان مرزیGiven the importance of asphalt pavement failures caused by cracking and its relation with the fracture properties of asphalt materials, this paper is dealt with evaluation of asphalt concrete fracture mechanism modeling methods. Modeling methods including cohesive zone models, embedded discontinuity method (EDM), displacement discontinuity boundary element method (DDM), the discrete element method (DEM), the extended finite element method (XFEM) and digital image correlation technique to evaluate fracture and cracking behavior of asphalt mixtures, were considered. Finally, hybrid modeling method (including both finite element method and boundary element method) associated with the use of image processing to determine the microstructures were recommended to investigate the fracture properties of commonly-used asphalt mixtures.Keywords: Cracking, Fracture Mechanics, Cohesive Zone Model, Finite Element Method, Boundary Element Method
-
Two-Dimensional Time Domain Fundamental Solution to Dynamic Unsaturated PoroelasticityThis paper presents time domain fundamental solutions for the extended Biot''s dynamic formulations of two-dimensional (2D) unsaturated poroelasticity. Unsaturated porous media is considered as a porous media in which the voids are saturated with two immiscible fluids, i.e. liquid and gas. At first, the corresponding explicit Laplace transform domain fundamental solution is obtained in terms of skeleton displacements, as well as liquid and gas pressures. Subsequently, the closed-form time domain fundamental solutions are derived by analytical inversion of the Laplace transform domain solutions. Finally, a set of numerical results are presented which verifies the accuracy of the analytically inversed transient fundamental solution and demonstrates some salient features of the elastic waves in unsaturated media.Keywords: Unsaturated poroelastodynamics, Wave propagation, Fundamental solution, Boundary element method, Two, dimensional problem
-
بزرگنمایی حاصل از توپوگرافی و محیط اطراف سازه، در خرابی های مشاهده شده در اثر زلزله نقش زیادی داشته است. در این مقاله به بررسی اندرکنش دینامیکی سرریز نیلوفری با پی در فضای فرکانسی پرداخت شده است. با توجه به محل قرارگیری سازه امکان وقوع زلزله در زمانی که اطراف سرریز آب نیست، وجود دارد. بنابراین در نظر گرفتن سرریز در حالتی که تنها تحت تاثیر پی قرار دارد موضوع مهمی می باشد و بایستی به طور کامل مورد بررسی قرار گیرد. روش به کار رفته در تحقیق حاضر، روش المان مرزی می باشد. ابتدا هر یک از محیط ها به صورت مجزا مدل گردیده و سپس مدلی که شامل هر دو محیط می باشد، ارائه شده است. نتایج برای هر یک از مدل ها به طور مجزا ارائه شده و اثر محیط اطراف سرریز بر روی پاسخ دینامیکی آن مورد بررسی قرار گرفته است. در این بررسی کلیه پارامترهای موثر نظیر شکل ناهمواری، خواص مکانیکی مصالح (جرم حجمی، ضریب پوآسن، مدول برشی)، فرکانس تحریک، نوع موج برخوردی، آزیموت و زاویه برخورد آن در تحلیل دینامیکی سازه درنظر گرفته شده است. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که در نظر گرفتن اندرکنش سازه با محیط اطراف آن، اثر قابل توجهی بر روی تحلیل دینامیکی سازه می گذارد.
کلید واژگان: اندرکنش خاک و سازه، روش المان مرزی، حوزه فرکانسی، سرریز نیلوفریTopography magnification effects and the surroundings of structures had has an important role in their destruction after earthquakes. In this article, dynamic interaction of morning glory spillway of Barzu dam placed in Shirvan has been investigated in the frequency domain. Due to the position of structure, the earthquake occurrence is possible in the time when no water exists around the structure. Therefore, it is an important issue to consider the dynamic interaction between the spillway and its foundation. The solving method is based on boundary element method. First the formulation of boundary element method in the frequency domain is presented and then three examples are considered for verification of the results. The first example is a cantilever beam which is presented for verification of 3D elastodynamic finite medium problems. The second example is one layered valley which is presented for verification of one layered infinite medium. The third example is alluvial valley which is presented for verification of wave propagation in multi-layered infinite domains. After the verification, the foundation domain which is placed around some part of the structure has been modeled and analyzed separately, and then a model which has 2 sub domains has been presented. In order to have a realistic analysis, the problems have been modeled and analyzed three-dimensionally. In this study, the effect of some parameters such as shape irregularities, mechanical properties of materials (density, Poisson coefficient, shear modulus), stimulation frequency, incident wave type (P, SH, SV), azimuth and angle of incident wave on dynamic analysis result of the mentioned structure is investigated. The results of dynamic interaction analysesKeywords: Foundation structure interaction, Boundary element method, Frequency domain, Morning glory spillway -
اهمیت مخازن ذخیره سیال در زندگی امروزه به اندازه سیالاتی است که در زندگی شهری مورد استفاده قرار می گیرند. مطالعات گوناگونی بر روی این سازه های تاثیرگذار انجام شده است که از جمله این مطالعات تاثیر سیستم های کنترل بر پاسخ لرزه ای مخزن است. از میان سیستمهای مزبور، تیغه های میراگر به عنوان یکی از ابزارهای کنترل غیرفعال با هدف کاهش تاثیر امو اج تلاطمی بر پاسخ مخازن ذخیره سیال مطرح است. در این پژوهش، تاثیر تیغه های میراگر حلقویشکل، که در ارتفاع معینی از کف مخازن زمینی استوانهای نصب شده است، بررسی می شود. با در نظر گرفتن معادله لاپلاس به عنوان رابطه حاکم بر رفتار سیال و با استفاده از روش المان مرزی، آنالیز مخزن صلب در قلمرو فرکانس و زمان انجام شده است. سپس تاثیر تیغه میراگر بر فرکانس مود طبیعی (در قلمرو فرکانس) و برش پایه و لنگر واژگونی (در قلمرو زمان) تحت زلزله های ارزینکان و ال سنترو بررسی شده است. بر اساس نتایج حاصل از آنالیزهای مزبور، ملاحظه می شود که با قراردادن تیغه شاهد کاهش فرکانس مود طبیعی خواهیم بود. همچنین، تاثیر تیغه بر پاسخ تحریک ناشی از دو شتاب نگاشت یادشده به صورت افزایش ناچیز برش پایه و کاهش چشمگیر لنگر واژگونی بوده است.
کلید واژگان: مخزن استوانه ای، تیغه میراگر حلقوی، روش المان مرزی، تلاطم سطح آزاد، تحلیل لرزه ایNowadays, fluid storage tanks are as important as fluids in urban life. The dynamic behavior of this important structure is different from common structures. Baffles as a passive control device can reduce the effects of sloshing which reduces the structural response to seismic excitation. In this study, the effect of baffles on seismic response of cylindrical vertical liquid storage tanks is investigated. The considered baffle is an annular plate with constant level from the base and constant inner diameter fixed on wall of the tank. Considering Laplace equation as the governing equation of fluid domain, and using boundary element method, a rigid tank is analyzed in the frequency and time domains. Afterwards, the baffle effects on natural frequency (in the frequency domain), and on base shear and overturning moment (in the time domain) due to El Centro and Erzincan earthquakes are investigated. Based on the results of mentioned analyses, it is observed that when the baffle is installed, the natural frequency of liquid domain reduces. Moreover, by installing the baffle, the base shear slightly increases whereas overturning moment remarkably reduces.Keywords: liquid storage tank, annular baffle, boundary element method, sloshing, seismic analysis
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
©2000-2025 magiran.com All Rights Reserved.