نشریه علمی پژوهشی روشهای عددی در مهندسی

---

تعیین مشخصات دینامیکی سازه‌های مهم از جمله سدهای خاکی در مناطق لرزه ‌خیز جهان از اهمیت ویژه ای برخوردار است. بر این مبنا برای اولین بار در ایران آزمایش ارتعاش محیطی بر روی سد مخزنی مارون صورت گرفته است و به کمک روشهای جدید پردازش سیگنال، مشخصات دینامیکی این سد از جمله فرکانسها، اشکال و میراییهای مودی بدنه سد به دست آمده اند. همچنین مدلهای اجزای محدود این سد با استفاده از نرم افزار رایانه ای ANSYS تهیه شده است و با بالا بردن دقت مدلسازی از نظر شرایط هندسی، مشخصات مصالح، شرایط مرزی- تکیه گاهی و نهایتا کالیبراسیون مدلFEM سد با نتایج آزمایشات ارتعاش محیطی، مدل عددی سد مارون در محدوده کرنشهای کوچک تدقیق شده است. واژگان کلیدی: سد خاکی- مشخصات دینامیکی-آزمایشات ارتعاش محیطی- تحلیل مودال

---

تحلیل پایداری خنثی برای یک جریان برشی برای نیمرخ سرعت در پشت صفحه تخت به کمک روش طیفی انجام شده است. پس از نگاشت معادله ماتریسی شده اور سامرفلد و نیمرخ سرعت حاکم توسط تابع تبدیل مناسب، مسئله مقادیر ویژه تعمیم یافته، با سری چند جمله ای کسینوسی چبی شف، تقریب زده شده است. با اعمال یکسری شرطها و توابع بر اساس تعداد جمله های به کار رفته سری و نقاط تصحیح، به انطباق ضرایب سری در نقاط ابتدایی و پایانی دامنه پرداخته می‌شود و در نهایت با اعمال شرایط مرزی نیومن برنامه محاسبات عددی مورد نیاز تهیه شده است. نتایج به دست آمده به صورت منحنیهای مختلف پایداری خنثی و همچنین جدول نتایج ارائه شده است. درستی و صحت عملکرد روش با نتایج عددی بدست آمده برای حالتی که نتایج عددی و آزمایشگاهی برای آن موجود بوده است برای نیمرخ سرعت در پشت سیلندر انجام شده است. مقایسه نشان می‌دهد که پاسخ به دست آمده انطباق کامل بر نتایج گزارش شده از روشهای دیگر و نتایج آزمایشگاهی دارد.

---

خاکهای چسبنده‌اصطکاکی به وفور در اجرای سازه‌های خاکریز استفاده می‌شوند. با توجه به نحوه اجرای این خاکریزها، یعنی اعمال انرژی تراکمی در راستای قائم، وقوع ناهمسانگردی مقاومت و نفوذپذیری در آنها محتمل به نظر می‌رسد. در این پژوهش سعی شده است با اصلاح و استفاده از ابزار برش مستقیم با جعبه بزرگ، امکان ارزیابی ناهمسانگردی در مقاومت برشی خاکهای چسبنده‌اصطکاکی فراهم شود. آن گاه با انجام بیش از ۱۰۸ آزمون برش مستقیم، تأثیر نوع تراکم و میزان رطوبت تراکم بر میزان ناهمسانگردی مقاومت در نمونه‏های متراکم شده خاک ماسه‌ای رس‏دار مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به نتایج حاصل از آزمایشهای انجام شده ملاحظه شد که اولاً در کلیه نمونه‏ها ناهمسانگردی در مقاومت وجود داشته و مقاومت برشی در راستای قائم (راستای تراکم) درحدود ۱۴ تا ۲۱ درصد بیش از مقاومت در صفحه افقی است. ثانیاً با افزایش رطوبت در کلیه تراکمها میزان ناهمسانگردی افزایش می‏یابد. به علاوه معلوم شد که در رطوبتهای بیش از بهینه افزایش میزان ناهمسانگردی در چسبندگی قابل ملاحظه است. بیشترین میزان ناهمسانگردی مشاهده شده در تراکم کوبشی و کمترین میزان ناهمسانگردی مربوط به تراکم ارتعاشی بوده است.

---

اگرچه هندسه و مشخصات مکانیکی تپه دوبعدی نیم سینوسی از عوامل تعیین کننده پاسخ لرزه این نوع ساختگاه به شمار می روند، اما هنوز مطالعه جامعی بر روی حساسیت پاسخ یاد شده به عوامل فوق الذکر و همچنین طول امواج مهاجم در ادبیات فنی ثبت نشده است. این مقاله حساسیت پاسخ لرزه ای تپه های نیم سینوسی را در برابر هندسه و مشخصات مکانیکی آن و نیز طول امواج مهاجم درون صفحه ای قائم P و SV مورد بررسی قرار داده است. شکلهای ارائه شده در فضای زمان، به خوبی تفرق فازهای مختلف شامل امواج طولی، عرضی و سطحی را نشان داده است. شکلهای ارائه شده در فضای تبدیل یافته نیز به روشنی وابستگی بزرگنمایی نقاط مختلف تپه مزبور به پارامترهای فوق الذکر را تعیین کرده است. در خاتمه رابطه و جداولی ارائه شده اند که می توانند، با براورد پارامترهایی چون پریود مشخصه و بزرگنمایی متوسط تپه دوبعدی نیم سینوسی، در تکمیل و تدقیق مطالعات ریزپهنه بندی ژئوتکنیک لرزه ای به کار گرفته شوند.

---

---

---

---

---

در این مقاله ارتعاش آزاد ورق دایره‌ای سوراخ‌دار تابعی هدفمند که با نانولوله‌های کربنی تقویت شده‌اند بررسی شده است. توزیع نانولوله‌های کربنی به‌صورت پیوسته و تغییرات تدریجی و هدفمند مواد در راستای ضخامت ورق، به‌صورت کسر حجمی است. با توجه به در‌نظر گرفتن تغییرات خطی و غیرخطی ضخامت ورق دایره‌ای در راستای شعاع و نیز با توجه به تابع درنظر گرفته ‌شده برای ضخامت، ضخامت ورق می‌تواند به‌صورت مقعر یا محدب باشد. همچنین معادلات حرکت ورق با استفاده از تئوری تغییر شکل برشی مرتبه سه استخراج شده است. این معادلات یک‌سری معادلات دیفرانسیل درگیر شده هستند که با استفاده از بسط سری مثلثاتی توابع تغییر مکان‌ها، به‌طوری‌ که شرط تقارن محوری را برآورده کند، به معادلات دیفرانسیل معمولی تبدیل می‌شود که حل دقیق آنها بسیار مشکل است به‌همین دلیل از روش عددی تفاضل مربعات برای حل این معادلات استفاده‌ شده است. نتایج به‌دست ‌آمده با نتایج دیگر محققان مقایسه و مطابقت بسیار خوبی بین آنها مشاهده ‌شده است. در نهایت اثرات پارامترهای مختلف هندسی و همچنین درصد کسر حجمی مختلف از نانولوله‌ها برروی فرکانس‌های طبیعی بررسی‌ شده است.

---

در این مقاله، طراحی بهینه ورق همسانگرد محدود حاوی گشودگی شش‌ ضلعی تحت بارگذاری درون صفحه‌ای با استفاده از الگوریتم‌های فرا ابتکاری مورد بررسی قرار گرفته است. الگوریتم تکامل تفاضلی و الگوریتم جستجوی هارمونی از دسته الگوریتم‌های تکاملی، الگوریتم بیگ بنگ- بیگ کرانچ از دسته الگوریتم‌های مبتنی بر فیزیک و الگوریتم گرگ خاکستری و الگوریتم اجتماع ذرات از دسته الگوریتم‌های هوش ازدحامی، پنج الگوریتم بهینه‌سازی مورد استفاده در این مقاله هستند. نتایج به‌دست آمده از مقایسه این الگوریتم‌ها، دلالت بر عملکرد بالا در فضای جستجو، سرعت مناسب در همگرایی و رقابتی بودن الگوریتم گرگ خاکستری جهت اجنتاب از نقطه بهینه محلی نسبت به چهار الگوریتم دیگر دارد. در تحلیل ورق همسانگرد محدود حاوی گشودگی شش‌ ضلعی پارامترهایی از جمله انحنای گوشه‌های گشودگی، زاویه چرخش گشودگی، نسبت اضلاع ورق، نسبت اندازه گشودگی به طول مشخصه ورق و نوع بارگذاری به‌عنوان پارامترهای مؤثر بر توزیع تنش محسوب می‌شود. در مطالعه حاضر، روش به‌کار گرفته ‌شده برپایه حل تحلیلی متغیر مختلط موشخیلشویلی است و از نگاشت همنوا برای ساده‌سازی روند حل معادلات استفاده شده است. ورق محدود (نسبت قطر دایره محیط به بزرگ‌ترین ضلع ورق، بزرگ‌تر از ۲/۰)، همسانگرد و الاستیک خطی درنظر گرفته ‌شده است. از روش اجزای محدود، برای بررسی درستی جواب‌ها استفاده شد. نتایج عددی، تطابق خوبی با نتایج حاصل از حل تحلیلی حاضر دارد. نتایج نشان می‌دهند با انتخاب مناسب پارامترهای بهینه می‌توان مقدار تنش اطراف گشودگی شش‌ ضلعی را به میزان قابل توجهی کاهش داد.

---

انرژی تغییر شکل ذخیره شده ناشی از نابجایی‌ها در داخل پلی‌کریستال‌های فلزی می‌تواند یک نیروی محرکه کافی برای حرکت مرز دانه‌ها در طی عملیات حرارتی فراهم آورد. در این مقاله، ابتدا یک تئوری ساختاری کریستال ویسکوپلاستیسیته بر مبنای چگالی نابجایی، سازگار با قوانین ترمودینامیک، برای تغییر شکل‌های بزرگ ارائه می‌شود تا بتواند توزیع انرژی ذخیره شده ناشی از تغییر شکل در مواد فلزی را با دقت قابل قبول پیش‌بینی کند. سپس معادلات ساختاری در نرم‌افزار آباکوس از طریق نوشتن زیربرنامه در دو حالت مدل تیلور و مدل اجزای محدود کامل پیاده‌سازی می‌شوند. با انجام شبیه‌سازی‌های عددی روی تک‌کریستال‌های آلومینیوم و مقایسه نتایج عددی با نتایج آزمایشگاهی، تئوری ارائه شده مورد راستی‌آزمایی قرار گرفته و پارامترهای سخت‌شوندگی به‌دست می‌آیند. به‌عنوان یک کاربرد از تئوری ساختاری توسعه داده شده، ارتباط میان توزیع انرژی ذخیره شده تغییر شکل و حرکت کرنش- القایی مرزدانه در پلی‌کریستال آلومینیوم در دو حالت مدل تیلور و مدل اجزای محدود کامل بررسی می‌شود. نتایج شبیه‌سازی عددی نشان می‌دهد که مدل تیلور دقت کافی برای محاسبه توزیع انرژی ذخیره شده تغییر شکل در داخل پلی‌کریستال و به‌دنبال آن حرکت مرزدانه ناشی از آن را ندارد، چرا که حرکت کرنش- القایی مرزدانه در یک ریزساختار پلی‌کریستالی تحت تغییر شکل پلاستیک به‌شدت وابسته به توزیع انرژی ذخیره شده تغییر شکل در داخل ریزساختار و نه مقادیر کلی آنها است.

---

در این مقاله پاسخ غیرخطی تغییرمکان یک پانل استوانه‌ای ساندویچی تحت بارگذاری دینامیکی ضربانی با درنظر گرفتن قابلیت تغییرشکل هسته مورد مطالعه قرار گرفته است. با استفاده از تئوری مرتبه بالای ارائه شده برای هسته پانل‌های ساندویچی، معادلات حاکم بر حرکت بر مبنای نظریه ارتجاعی سه‌بعدی به‌کار گرفته شده است. همچنین رفتار کمانش دینامیکی ضربانی صفحات جانبی پانل با استفاده از معیار بادیانسکی- راس، بررسی شده است. برای لایه‌های داخلی و خارجی پانل مواد اورتوتروپیک و برای لایه میانی مواد همسانگرد ویسکوالاستیک از جنس فوم پلی‌وینیل‌کلراید در نظر گرفته شد. تأثیر پارامترهای مختلف مانند ابعاد پانل، ضخامت هسته و لایه‌‌های جانبی، مدت ضربان و بیشینه فشار وارد شده روی پاسخ دینامیکی غیرخطی و مقاومت کمانشی پانل ساندویچی مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج به‌دست آمده در این مقاله با نتایج ارائه شده در مقالات دیگر و همچنین نتایج به‌دست آمده از حل المان محدود در نرم‌افزار Ansys برای پانل‌های سه لایه مقایسه شده و دقت خوبی مشاهده شده است. نشان داده شده است که با افزایش ضخامت پانل یا کاهش شعاع آن، مقاومت کمانش دینامیکی ضربانی افزایش می‌یابد.