numerical modeling
در نشریات گروه پدافند غیرعامل-
تونل ها امروزه از اصلی ترین شریان های حیاتی برای یک شهر محسوب می شوند که به طور قابل توجهی در حال توسعه می باشند. توسعه ی جوامع امروزی، نیاز به تونل در بخش های مختلف اعم از حمل ونقل عمومی شهری، ترابری بین شهری و شبکه های جمع آوری و انتقال آب و فاضلاب و... را موجب شده است. ناگفته پیداست که برای سازه های زیرزمینی هم چون تونل ها، وجود گسل ها و به تبع آن زمین لرزه ها از جمله تهدیدهای جدی از بین خطرات طبیعی به شمار می روند. هرچند تونل ها نباید در نزدیکی گسل های فعال قرار گیرند، ولی گاه، عبور از آن ها اجتناب ناپذیر است. بعضی مواقع بعد از احداث تونل از وجود گسل اطلاع حاصل می شود. در این گونه موارد، تغییر شکل های ناشی از گسل نگرانی بزرگی به حساب می آید و اثر قابل توجهی بر روی رفتار تونل ها می گذارد. در این میان با توجه به این که اغلب تونل های کم عمق شهری در زمین های سست احداث می شود، ضرورت مطالعه رفتار تونل ها و اطمینان از ایمنی این سازه ها در مقابل گسلش از اهمیت فراوانی برخوردار می باشد. بر این اساس، با توجه به مزیت روش های عددی، در این تحقیق، تاثیر پارامترهای مختلف از جمله ضخامت قطعه، عمق قرارگیری تونل و زاویه ی گسل بر روی رفتار تونل های قطعه ای با استفاده از نرم افزار FLAC 3D مورد بررسی قرار گرفته است. هدف اصلی پژوهش شناخت مکانیزم خرابی احتمالی تونل های قطعه ای در اثر گسلش بوده است. در این پژوهش 24 مدل عددی جهت شناخت رفتار تونل های قطعه ای تحت اثر گسلش معکوس ساخته شده است. صحت سنجی این مدل سازی عددی با مدل فیزیکی کیانی و همکاران می باشد. یکی از راه های بهبود عملکرد تونل های قطعه ای در هنگام مواجهه با حرکت گسل معکوس، افزایش صلبیت تونل می باشد. با افزایش صلبیت تونل مقدار جابجایی های تونل به میزان 3 درصد کاهش یافت. در این تحقیق، اثر عمق قرارگیری تونل در اثر گسل معکوس نیز بررسی گردید و مشاهده گردید که افزایش عمق قرارگیری تونل در هنگام مواجهه با گسلش معکوس منجر به کاهش 11 درصدی تغییر شکل قطر تونل می شود. هم چنین اثر تغییر زاویه گسل برای تونل بررسی گردید. افزایش زاویه ی گسل موجب می شود تا تغییر مکان های ایجاد شده در سطح زمین و نیز جابجایی سقف تونل به میزان 13 درصد افزایش یابد.
کلید واژگان: تونل های قطعه ای، گسل معکوس، مدل سازی عددی، FLAC 3D، زاویه گسل، عمق تونلToday, tunnels are one of the main vital arteries for a city, which are developing significantly. The development of today's societies has caused the need for tunnels in various sectors, including urban public transportation, intercity transportation, and water and sewage collection and transmission networks, etc. It goes without saying that for underground structures such as tunnels, the existence of faults and consequently earthquakes are serious threats among natural hazards. Although tunnels should not be located near active faults, sometimes passing through them is unavoidable. Sometimes, after the construction of the tunnel, the existence of the fault is known. In such cases, the deformation caused by the fault is considered a big concern and has a significant effect on the behavior of the tunnels. Meanwhile, due to the fact that most urban shallow tunnels are built in loose ground, the necessity of studying the behavior of tunnels and ensuring the safety of these structures against failure is of great importance. The advantage of numerical methods, in this research, the effect of different parameters such as the thickness of the piece, the depth of the tunnel placement and the fault angle on the behavior of piece tunnels has been investigated using FLAC 3D software. The main goal of the research was to know the possible failure mechanism of segmental tunnels due to faulting. In this research, 24 numerical models were built to understand the behavior of segmental tunnels under the effect of reverse faulting. The validation of this numerical modeling is with the physical model of Kiani et al. The ways to improve the performance of segmental tunnels when faced with reverse fault movement is to increase the rigidity of the tunnel. In this research, the effect of the depth of the tunnel placement due to the reverse fault was also investigated. It was observed that increasing the depth of the tunnel placement when facing reverse faulting leads to a decrease in the deformation of the tunnel diameter. Also, the effect of changing the fault angle for the tunnel was investigated. Increasing the angle of the fault causes the change of places created on the ground surface and the displacement of the tunnel roof to decrease.
Keywords: Segmental tunnels, reverse fault, Numerical modeling, FLAC 3D, fault angle, tunnel depth -
گودبرداری فضاهای زیرزمینی، مکان هایی را برای کاربردها پدافندی و نظامی مهیا می کند. پایداری دیواره گودبرداری، یکی از مسائل مهم در زمینه ژئوتکنیک است. ازجمله روش های پایداری دیواره گودبرداری استفاده از مهارهای فولادی است. این مهارها سطح دیواره را به خاک پشت آن می دوزند و بدین طریق پایداری دیواره را فراهم می نمایند. در این پژوهش رفتار دیواره مهارگذاری شده توسط میخکوبی، انکراژ و ترکیبی از میخکوبی و انکراژ در نرم افزار اجزاء محدود Abaqus در برابر بار انفجار، مورد ارزیابی قرارگرفته است. همچنین المان های مسلح کننده در دیواره های مختلف به گونه ای قرار داده شده است که ضریب اطمینان پایداری برابر 5/1 به دست آید. مدل های عددی به گونه ای انتخاب گردیده اند که بهترین طرح برای مقابله با بار دینامیکی ناشی از انفجار مشخص گردد. بار انفجار اعمالی در نرم افزار معادل انفجار 120 کیلوگرم TNT است و این بار در فاصله 3 برابری عمق گود بر روی سطح زمین اعمال گردیده است. هم چنین مدل سازی دیواره پایدارشده به روش تمام انکر، در حالت استاتیکی صحت سنجی شده است. بر اساس نتایج، تغییر شکل تاج دیواره مهارشده پس از انفجار در مدل های مختلف 5 تا 65 برابر به نسبت قبل از انفجار و تغییر شکل اولیه ناشی از بار استاتیکی وارده به دیواره پس از پایان گودبرداری، افزایش یافت. در آنالیز استاتیکی، دیواره ای که صرفا با استفاده از روش میخکوبی (نیل گذاری) پایدار شده، بیش ترین مقدار تغییر شکل را به نسبت سایر مدل ها نشان داد ولی پس از انفجار، بیش ترین مقدار تغییر شکل دیواره، در دیواره پایدارشده به وسیله ترکیبی از انکر و نیل، مشاهده شد. میزان ضریب اطمینان پایداری کلی دیواره میخکوبی شده قبل از انفجار 5/1 بوده و پس ازآن به 01/1 رسید. همچنین انفجار باعث افزایشی تا 110 درصدی تنش در مهارها شده است.کلید واژگان: گودبرداری، انفجار، مدل سازی عددی، دیوار میخکوبی شدهExcavation of underground spaces provides locality for military and defence application. The stability of the excavation wall is one of the important issues in the field of geotechnics. The use of steel anchor elements is one of the sustainable methods for stability of excavation walls. These anchors pin the surface of the wall to the back soil, providing the wall's stability. In this research, the behavior of soil nailing, anchored walls and their combination against the blast load has been modeled by Abaqus finite element software. Also reinforcing elements are placed in different walls so that the safety factor becomes 1.5. Different numerical models are chosen to determine the best plan for dealing with the dynamic load caused by the explosion. The explosive charge in software is equivalent to the 120 kg TNT explosion, and this load is applied at a distance of three times of the depth to excavation. Also the modeling of full anchored wall has been verified in static mode. Based on the results, the deformation of the top of the wall after the explosion increased by 5 to 65 times of those before the explosion in various models and the primitive deformation caused by static load increased after excavation. In a wall that was completely reinforced by nails, static analysis showed the highest amount of deformation, but after the explosion, the wall reinforced by the combination of anchors and nails showed the most deformation. The safety factor of the nailing wall before the explosion was 1.5 and then reached to 1.01. The explosion also caused a 110% increase in tensile stress of the Anchors.Keywords: Excavation, blasting, Numerical modeling, soil nailing wall
-
تحلیل دقیق تر و مطمئن تر سازه ها در صورتی امکان پذیر است که بتوان با دقت بیشتر عوامل موثر در تحلیل را شناسایی کرد. یکی از عوامل مهم در تحلیل، تعیین نوع و میزان بارگذاری سازه است. در بین انواع بارگذاری، بارهای دینامیکی به ویژه بارهای ناشی از انفجار و ضربه، بسیار پیچیده تر و تعیین دقیق آن ها مشکل تر می باشد. با توجه به مشکلات مدل سازی های آزمایشگاهی انفجار، استفاده از مدل سازی های عددی برای تحلیل این پدیده قابل توجیه است. در این بین روش های با شبکه بندی مانند اجزای محدود با توجه به خصوصیات انفجار مانند سرعت بسیار بالا و تغییر شکل های شدید، در برخی مواقع باعث ایجاد خطاهای عددی می شوند. در این مقاله انفجار در زیر آب، با استفاده از روش بدون شبکه ذرات هموارساز SPH توسط زبان برنامه نویسی فرترن برنامه نویسی و مدل سازی شده و فشار ناشی از انفجار در زیر آب و تغییرات سطح آب در اثر انفجار مورد مطالعه قرار گرفته است. در پایان نیز نتایج مثال حل شده با رابطه تجربی مورد مقایسه گرفته که نتایج قابل قبولی ارائه می نماید. برنامه نوشته شده می تواند برای مدل سازی های انفجار در آب مورد استفاده قرار گرفته و نتایج حاصل از این مدل سازی در تعیین فشار و ضربه وارد بر سازه های دریایی مورد استفاده قرار گیرد.کلید واژگان: انفجار، مدل سازی عددی، روش بدون شبکه SPH، برنامه نویسی فرترن، انفجار در آبAn accurate and safer analysis for structure is possible if we can identify factors in the analysis more accurately. One of the important factors in the analysis is the identification the kind and intensity of structural loading. Among the types of loading, especially dynamic loads and impact loads resulting from the explosion, is far more complicated and difficult to determine. According to lab explosion modeling problems, using numerical modeling to analyze these phenomena can be reasonable. Uses grid methods like Finite element method caused a numerical error due to intense deformation and high velocity of blast. In this paper, underwater explosion was modeled and programmed with numerical mesh-less method, Smooth Particle Hydrodynamics (SPH), using Fortran programming language and explosion pressure and water level changes in the blast were studied. Finally the solving problem is compared with empirical relation. The results of this model are very similar to empirical relationship. This program can be used for underwater explosions modeling and the results can be used to determine pressures and impacts on marine structures.Keywords: explosion, Numerical modeling, meshless method, SPH, Fortran Programming, Under water explosion
-
با توجه به ماهیت بارهای انفجاری و زمان کوتاه تاثیر این نوع بارهای ضربه ای، تفاوت های عمده ای بین رفتار این نوع بارها با سایر بارهای متداول وجود دارد. بررسی اثرات انفجار زیر آب برای برآورد خرابی های ناشی از فعالیت های خرابه کارانه و تروریستی در سازه های دریایی و هیدرولیکی نظیر اسکله ها، سدها، خطوط انتقال کف دریا و... مهم است. هزینه های بالای مدل سازی آزمایشگاهی انفجار و همچنین خطرهای ناشی از بارهای انفجاری، با توجه به تغییر شکل های شدید و ناگهانی ناشی از بارهای انفجاری در زمان کوتاه، استفاده از روش های عددی را توجیه می کند. در این مقاله سعی شده است نتایج تجربی با مدل سازی عددی با دو روش دارای شبکه بندی (از دو دیدگاه اولری و لاگرانژی) و بدون شبکه ذرات هموارساز (SPH) مورد مقایسه قرار گیرد. برای مدل سازی از نرم افزار عددی Ls-Dyna، استفاده شده و مقدار حداکثر فشار تولیدی با فاصله از مرکز انفجار، منحنی های تاریخچه زمانی فشار در نقاط مختلف و تغییرات سطح آب در روش های عددی مقایسه شده است. با بررسی نتایج مشخص می شود که نتایج حاصل از روش بدون شبکه و دیدگاه لاگرانژی در تعیین فشار ناشی از انفجار مقادیری بیش از دیدگاه او لری ارائه می نمایند. همچنین با استفاده از روش بدون شبکه، می توان فشار انفجار را تا فاصله کمتری از مرکز انفجار نسبت به روش های دارای شبکه بندی تعیین کرد.
کلید واژگان: انفجار، مدلسازی عددی، روش بدون شبکه SPH، دیدگاه لاگرانژی و اولری، Ls، DynaThere are major differences between the behavior of explosive and another loads due to the nature of the explosive charges and the small duration of shock loads. Study on underwater explosion effects is important for evaluation of damages caused by the terrorist activities such as hydraulic structures and marine docks, dams, transmission lines in the seabed and etc. The high cost of laboratory modeling and explosion risks due to blast loads and sudden and severe deformations caused by an explosive charges in a short time, justify the use of numerical methods. In this paper the experimental results were compared with grid base numerical modeling (Eulerian and Lagrangian nature) and a meshless method (smooth particles hydrodynamics, called SPH). The numerical simulations are carried out based on the Ls-Dyna software and the maximum distance from the center of the explosion pressure, pressure time history curves at different points, and changes in water level are compared in different numerical methods. The results show that, Lagrangian approach and meshless method presents higher explosion pressure than Eulerian approach. Also, using the meshless methods, the explosion pressure can be determined in closer distance to a charge center, compared to another grid base methods.Keywords: Explosion, Numerical Modeling, Meshless Method SPH, Eulerian, Lagrangian approach, Ls, Dyna -
ظرفیت باربری پی های سطحی تحت انفجار، وابسته به عوامل مختلفی مانند شدت انفجار، عمق مدفون شدگی پی و جنس مصالح می باشد، ولی تاکنون مطالعه جامعی درباره کم و کیف تاثیر این عوامل بر روی ظرفیت باربری این نوع پی ها صورت نگرفته است. روش حل برای محاسبه ظرفیت باربری پی های سطحی تحت انفجار بدین صورت است که بعد از اعمال تنش اولیه که ناشی از وزن خاک می باشد، طی گام-های بارگذاری مختلف در هر مرحله، پی را تحت تنش یکنواختی قرار داده و پس از تحلیل مدل در حالت ایستای، دوباره مدل تحت انفجار آنالیز شده و میانگین نشست نقاط زیر شالوده محاسبه می شود. این روند برای تنش های مختلف وارد به پی انجام شده و در نهایت نمودار نشست- تنش مربوط رسم می شود. این افزایش تنش مرحله ای تا آنجا ادامه پیدا می کند که خاک زیر پی حین اعمال تنش انفجاری دچار گسیختگی شود. سپس با استفاده از روش مماس متقاطع می توان ظرفیت باربری انفجاری پی را برآورد نمود. نتایج تحقیق حاکی از کاهش ظرفیت باربری شالوده تحت بار انفجار و وقوع نشست نامتقارن در شالوده می باشد، همچنین، همانند شرایط ایستای، با افزایش عمق مدفون شدگی شالوده ظرفیت باربری انفجاری پی افزایش می یابد.
کلید واژگان: ظرفیت باربری، انفجار، مدل سازی عددی، پی های سطحیBearing capacity of shallow foundations under blast loading depends on various factors such as the severity of the explosion, buried depth of the foundation and its materials, but comprehensive study hasn’t been done on the impact of these factors on the bearing capacity of this kind of foundations. The method of calculating bearing capacity of foundations under blast loading follows that after applying initial stress due to the soil gravity, during different loading in each step, the foundation will be placed by uniform stress. After analysis of the model in the static mode, the model will be analyzed under the blast loading again, and then the average settlement of points below the foundation is calculated. This procedure is performed for various stress levels and finally the settlement-stress graphs are plotted. This stress increasing continues until the soil failed under the blast loading. Then bearing capacity of the foundation under the blast loading is estimated by the cross-tangent method on the settlement-stress graph. The results indicate reduction of the bearing capacity and the asymmetrical settlement of the foundation under blast loading. Also under the blast loading like the static condition, bearing capacity is increased by increasing the buried depth.Keywords: Bearing Capacity, Explosion, Numerical Modeling, Shallow Foundation
- 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.