نشریه علمی پژوهشی روشهای عددی در مهندسی

---

نتایج آزمایش بر 264 نمونه بتن الیافی به صورت مکعب، استوانه‌ای و منشوری در این مقاله ارائه شده است. نمونه‌ها با الیاف شیشه با طول 5/2 سانتیمتر مسلح شدند. پارامترهایی که در این تحقیق مورد مطالعه قرار گرفتند عبارت‌اند از: نسبت وزنی الیاف به سیمان (0، 5/1، 3 و 5/4 درصد) و نسبت وزنی شن به ماسه (1/1، 7/0 و 2/0)؛ بدین ترتیب در مجموع 12 طرح اختلاط بتن الیافی مورد مطالعه قرار گرفت. نسبت وزنی آب به سیمان در کلیه نمونه‌ها برابر 4/0 در نظر گرفته شد و کارایی لازم با افزودن فوق روان کننده فراهم شد. نمونه‌ها تحت آزمایش فشاری، کششی و خمشی در سنین 7 و 28 روز قرار گرفتند و مدول الاستیسیته بتن و نیز درصد جذب آب نمونه‌ها تعیین شد. در نهایت ضمن بررسی و بحث بر خواص مکانیکی بتن الیافی با الیاف شیشه، با استفاده از نتایج آزمایشها، روابطی برای تعیین ارتباط خواص مکانیکی این بتن، ارائه شد.

---

در این مقاله یک روش تحلیلی برای ارزیابی ایمنی لرزه‌ای ساختمانهای بتنی مسلح کوتاه و کم ارتفاع ارائه می‌شود. در این روش، ارزیابی براساس مشخصه نیرو – جابه جایی طبقه اول یا ضعیفترین طبقه انجام می‌گیرد. معیار ارزیابی ایمنی سازه براساس دو پارامتر مقاومت و شکل پذیری در حالت زلزله قوی (PGA=0.3 g) و زلزله شدید (PGA=0.45 g) استوار است. مکانیزم شکست سازه به صورت خمشی، برشی و برشی – خمشی طبقه‌بندی می‌شود. ارزیابی ایمنی در پنج گام متوالی انجام می‌گیرد که عبارت‌اند از: الف – مدل سازی سیستم سازه‌ای، ب – تعیین مدل تحلیلی غیرخطی طبقه، ج – ارزیابی ایمنی مقاومت، د – ارزیابی ایمنی شکل پذیری و ه‍ - ترکیب ارزیابی ایمنی. نحوه ارزیابی براساس یک ماتریس معیار پیشنهاد شده استوار است. واژگان کلیدی : مقاومت، شکل‌پذیری، مکانیزم شکست، ساختمانهای بتن مسلح کوتاه

---

در این مقاله رفتار خاکهای رسی تحت آزمایش سه‌محوری با استفاده از شبکه‌های عصبی مصنوعی1 مورد مطالعه قرار گرفته است. در این راستا مدلهایی تهیه شد تا رفتار تنش – کرنش رسها را در شرایط زهکشی نشده پیش‌بینی کند. مزیت مدلهای تهیه شده در این است که پارامترهای ساده‌ای نظیر مشخصات فیزیکی خاک همچون حدود اتربرگ، رطوبت خاک، درصد ریزدانه و غیره برای مدل کردن رفتار تنش کرنش خاکهای رسی در آزمایش سه‌محوری به کار گرفته شده است، بدون آنکه به انجام آزمایشات وقتگیر و دقیق سه‌محوری نیاز باشد. نتایج مدل به کار گرفته شده نشان می‌دهد که شبکه عصبی یک ابزار مناسب برای مدلسازی رفتار تنش – کرنش خاکهای رسی با استفاده از مشخصات ساده فیزیکی این خاکهاست. واژگان کلیدی : خاک رس، آزمایش سه محوری زهکشی نشده، شبکه عصبی مصنوعی، تنش-کرنش، فشار آب حفره‌ای، مقاومت برشی

---

مبدل میکروکانالی وسیله‌ای است که برای کنترل دمای قطعات الکترونیکی با شار گرمایی بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد. یک تحلیل گرمایی جامع برای میکرومبدل بایستی شامل تحلیل هدایت سه بعدی در بدنه جامد همزمان با تحلیل سه بعدی جریان در حال توسعه از نظر هیدرودینامیکی و گرمایی در بخش سیال باشد. در این مقاله با مد نظر قرار دادن طول ورودی گرمایی و طول ورودی هیدرودینامیکی به تحلیل جامع مسئله پرداخته‌ شده است و از مدل پاورلا1 برای توصیف نوع سیال استفاده شده است تا در برگیرنده سیالات نیوتنی و غیر نیوتنی باشد. در گسسته‌سازی معادلات ناویراستوکس از روش اختلاف محدود مبتنی بر حجم معیار در شبکه جابه جا شده سیمپل استفاده شده است و جملات جا به جایی با استفاده از متد کوییک تقریب زده شده است. نتایج نشان می‌دهد که نادیده انگاشتن طولهای ورودی گرمایی و هیدرودینامیکی در بعضی موارد خطای فاحشی را به دنبال خواهد داشت.

---

بررسی و مطالعه سرامیکهای بر پایه سیلیسیم در راستای فهم رفتار ترمو مکانیکی آنها و نقش ریزساختار (اندازه و مرفولوژی دانه‌ها) و محتوی فازی به خصوص فاز بین دانه‌ای برروی این رفتار از اهداف اصلی این مطالعه است. بر این اساس نمونه‌هایی از نیترو سیلیسیم با ریز ساختار و یا محتوی فاز شیشه متفاوت تهیه و آزمایشات مکانیکی گرم و سرد بر روی آنها اعمال شد. برای مطالعه رفتار گسترش ترک نیترو سیلیسیم تحت تنشهای گرمایی، نمونه‌هایی ( با همان نوع ریز ساختارهای مورد استفاده در آزمایشات مکانیکی گرم) تحت سیکلهای شوک و خستگی گرمایی قرار گرفتند. برای توسعه و ایجاد انواع ریز ساختار از انواع پودر با کیفیت متفاوت، انواع مواد کمک زینتر، انواع فرایندهای شکل دهی و شرایط مختلف زینترینگ توسل جستیم. تحلیل نتایج نشان می‌دهد که ماکزیمم مقاومت در برابر رشد ترک در آزمایشات ترمومکانیکی و شوک گرمایی برای نمونه‌هایی حاصل می‌شود که در آن اولا تبدیل فازی پایان یافته باشد ثانیا ریز ساختار خود استحکام یافته1 از نظر مرفولوژی و اندازه دانه متبلور شده باشد( دانه‌های سوزنی کشیده که به طور یکنواخت در زمینه‌ای از دانه‌های ریز پراکنده شده باشد) ثالثا کریستالیزاسیون نسبی از فاز مرز دانه انجام گرفته باشد. این شرایط به طور نسبی در نمونه‌هایی حاصل می‌شود که از پودر غنی از فاز -Si3N4 با درصد بالایی از ماده افزودنی اکسید ایتریم (Y2O3) به عنوان کمک زینتر استفاده شده و در شرایط دمایی °C2000 به مدت یک ساعت مورد زینترینگ تحت بار (Mpa 45) قرار گرفته باشد. واژگان کلیدی : نیترورسیلیسیم، خواص تر مو مکانیکی، مقاومت به شوک گرمایی ، مقاومت به گسترش ترک

---

رفتار تنش-کرنش, مقاومت نهایی و شکل‌پذیری ماسه ریزدانه مسلح شده با الیاف پلیمری (تراشه‌های نازک موکت) برحسب درصد وزنی ) Wfنسبت وزن خشک الیاف به وزن خشک خاک(Wf = و نسبت ابعاد AR ) نسبت طول الیاف به ضخامت الیاف= (ARمورد مطالعه قرار گرفته است. تعدادی آزمایش سه‌محوری تحکیم یافته زهکشی شده (CD) ، تک‌محوری، و CBR انجام شده‌اند. این نتایج نشان می‌دهند که افزودن تراشه ها, شکل‌پذیری و مقاومت نهایی نمونه‌ها را افزایش ولی ضریب کشسانی حداکثر را کاهش می‌دهد. منحنی تغییرات مقاومت و کرنش حجمی نهایی برحسب درصد وزنی الیاف دارای روند صعودی (افزایشی) بوده، ولی نرخ تغییرات، روند کاهشی دارد. تاثیر افزایش پارامتر AR بر مقاومت و شکل‌پذیری نمونه‌ها نیز مشابه با تاثیر Wf است.

---

توسعه استفاده از بتن غلتکی بدون پوشش در سازه های هیدرولیکی مهم ایجاب می کند که عوامل مؤثر بر مقاومت سایشی آن ، به ویژه در بخش سرریز بررسی شود. در این مقاله، ضمن تحلیلی بر مشاهدات آزمایشگاهی از چگونگی وقوع پدیده سایش و فرسایش که در برخورد مالشی جریانهای دو فازی با سرعت زیاد به وجود می آید به معرفی معیارهای لازم برای نشان دادن مقاومت سایشی و فرسایشی بتن غلتکی در اثر پارامترهای مختلف از قبیل دانه بندی، نسبت مصالح سنگی، جنس و شکل سطح سنگدانه ها، انرژی تراکمی (که این عوامل می‌تواند به تنهایی با پارامتر شعاع هیدرولیکی متوسط مخلوط معرفی شود)، سن نمونه و نسبت عیار سیمان و ... هم می پردازد. به گواه مراجع و مآخذ، اگر چه بیشتر تحقیقات انجام شده تاکنون، بر ویژگیهای سایشی بتن های معمولی که اغلب نیز با رویه های بسیار صاف و صیقلی ساخته می شوند انجام شده، ولی در این مقاله به معرفی تحلیل پدیده سایشی و فرسایش و تحقیقات انجام شده در زمینه تعیین مقاومت سایشی و فرسایشی بتن غلتکی و کاربرد آنها در پژوهشهای جدید با بهره گیری از دستگاه سنجش مقاومت سایشی و فرسایشی بتن با جریان فورانی چند فازی اهتمام دارد و با تجزیه و تحلیلهای تک و چند متغیره نتایج حاصل ، گرافها و روابطی کاربردی برای مقدار سایش و فرسایش بر حسب پارامترهای فوق الذکر ارائه شده است.

---

حاضر نتایج حاصل از آزمایشهای انجام شده برروی مدل یک شناور کاتاماران از نوع پروازی است. هدف از انجام این آزمایشها بررسی تأثیر به کارگیری هیدروفویل در این نوع شناور است. آزمایش ابتدا روی مدل بدون هیدروفویل انجام شده و نمودار نیروی مقاومت هیدرودینامیکی بر حسب سرعت آن به صورت بی بعد به دست آمده است. سپس مدل شناور به همراه هیدروفویل با آرایشهای مختلف از نظر محل قرارگیری و زاویه حمله مورد آزمایش قرار گرفته و نتایج آن با حالت بدون هیدروفویل مقایسه شده است. نتایج بیانگر کاهش قابل توجهی در مقاومت شناور مجهز به هیدروفویل به خصوص در سرعتهای بالا است. همچنین جانمایی هیدروفویل ها مهم بوده و طراحی نامناسب موجب ناپایداری در حرکت و افزایش مقاومت هیدرودینامیکی خواهد شد.

---

امروزه استفاده از میکروسیلیس در بتن به دلیل بهبود خواص سیمان از نظر مقاومت و دوام کاملاً متداول شده است. از طرفی استفاده از پودر سنگ آهک به جای بخشی از سیمان در بتن نیز به دلیل فراوانی و ارزان بودن، توجه محققان در تکنولوژی بتن را در سالهای اخیر به خود جلب کرده است. هدف از تحقیق حاضر بررسی نقش توام میکروسیلیس و پودر سنگ آهک بر مقاومت فشاری و بهینه‌سازی طرح اختلاط بتن بوده است. بدین منظور در این مطالعه، 27 طرح اختلاط بر اساس سه نسبت آب به مــواد سیمانی (4/0 و 3/0 و 25/0 = W/CM)، سه نسبت میکروسیلیس به مواد سیمانی (10% و 5% و 0% = SF/CM) و سه نسـبت پـودر سنگ آهک به سیمان (30% و 15% و 0% = LP/C) ساخته و مقاومت فشاری 28 روزه آنها اندازه‌گیری شد. سپس با رسم منحنیهای هم پاسخ برای مقاومت فشاری و محاسبه پارامتری به نام «ضریب تأثیر قیمت»که با تقسیم مقاومت فشاری بر قیمت بتن به‌دست می‌آید، نقش میکروسیلیس و پودر سنگ آهک بر مقاومت فشاری مورد بررسی قرار گرفت و بهینه‌سازی برای طرح اختلاط بتن حاوی میکروسیلیس و پودر سنگ آهک انجام گرفت.

---

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 108 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 14 تا 21 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.

---

مشخصات اجزای بتن بر خصوصیات دوام بتن با مقاومت بالا و یا با عملکرد بالا در مقابل یخبندان تاثیر به‌سزایی خواهند گذاشت. بدون شک تشخیص دقیق این ارتباط، به انتخاب صحیح نوع و درصد اجزای بتن در هر پروژه مشخص منجر خواهد شد. هدف از این تحقیق، بررسی امکان دستیابی به مدلهای تجربی– ریاضی برای تبیین اثرات یخ‌زدگی بر بتن با مقاومت بالاست. در این راستا نقش مقاومت فشاری دو نوع درشت دانه‌ (آهکی و کوارتزیتی)، مقادیر مختلف میکروسیلیس جایگزینی (0، 5، 10 و 15 درصد)، و نسبت آب به مواد سیمانی (25/0،3/0 و 4/0) در کنار تعداد سیکلهای ذوب و انجماد برروی دوام بتن‌ با مقاومت بالا در برابر یخبندان مورد بررسی قرار گرفت. در مجموع 432 نمونه بتن با مقاومت بالا ساخته و تحت آزمایش ذوب و انجماد بر اساس استاندارد ASTM C666B قرار گرفتند. در نهایت با رگرسیون در اطلاعات تجربی، روابطی برای سنجش دوام بتن با مقاومت بالا در برابر یخبندان ارائه شد.

---

پودر پلی پروپیلن (EPD60R) با روش الکترواستاتیک پاششی در دمای اتاق به سطح فولاد نشانده شد. حرارت دهی پودر پوشش داده شده در یک آون خلأ در دماها و زمانهای مختلف برای کسب پوششی یکنواخت با ضخامت متوسط 470 میکرون انجام شد. در نهایت بر اساس نتایج حاصل، دمای 250 درجه سانتیگراد، زمان 45 دقیقه و فشار درون آون 200 میلی بار برای حرارت دهی به‌دست آمد. برای اصلاح ساختار شیمیایی این پلیمر، پودر حاوی نسبت وزنی مختلفی از مالئیک انیدرید به یک پراکسید (دی کیومیل پراکسید و یا ترشری بوتیل هیدروپراکسید) نیز بر سطح فولاد نشانده و پوشش یکنواختی حاصل شد. استحکام چسبندگی، مقاومت سایشی و انعطاف پذیری پوشش پلیمری با روش استاندارد ASTM برای نمونه‌ها اندازه گیری شد. با توجه به نتایج حاصل، نمونه پوشش پلیمری تهیه شده با 5 درصد وزنی مالئیک انیدرید و 1/0 درصد وزنی ترشری بوتیل هیدروپراکسید بالاترین خواص مکانیکی را نشان داد. استحکام چسبندگی و مقاومت سایشی برای بهترین نمونه پوشش پلیمری به ترتیب 3/14 کیلوگرم و 3/250 سانتیمتر در نیروی 6 کیلوگرمی بود. شواهد حاصل از ترموگرامهای DSC و IR هم پیوند شیمیایی مالئیک انیدرید به پلیمر را اثبات کرد. چنین پیوندی موجب افزایش خواص مکانیکی پوشش پلیمر بر سطح فولاد می‌شود.

---

آسیب دیدگی سازه های بتنی که عمدتا از عدم آشنایی به محیط و شرایط بهره برداری ناشی می شود خسارتهای هنگفتی را به صنعت ساخت و ساز و بهره برداران تحمیل می کند. از این رو، در این مقاله نتایج مطالعات و بررسیهای عوامل آسیب رسان به بتن در دریاچه ارومیه ارائه شده است. در این مطالعات مقاومت و دوام مخلوطهای بتنی به دست آمده از ترکیب 2 نوع سیمان، پرتلند نوع 1 و 2، به همراه گرده سیلیس، ماده ضد خوردگی، ضد آب و هوازا با نسبتهای آب به سیمان مختلف، در سنین 7، 14 و 28 روز در شرایط آزمایشگاهی و دریاچه ارومیه مورد ارزیابی قرار گرفته است. در بحث مقاومت، علاوه بر مقاومت فشاری، مقاومت کششی نمونه ها و در بحث دوام، مقدار سایش، مقاومت الکتریکی، نفوذ کلر، جذب آب و یخ و ذوب یخ با به کارگیری تعداد 504 نمونه و انجام 576 آزمایش، اندازه گیری شده است. در خاتمه با توجه به نتایج به دست آمده، پیشنهادهایی در ارتباط با نسبت آب به سیمان، نوع سیمان مصرفی، مقدار بهینه درصد گرده سیلیس و نقش مواد افزودنی ارائه شده است.

---

---

در بررسی رفتار مهندسی خاک‌ها اگرچه بخش قابل‌توجهی از شرایطی که مهندسی ژئوتکنیک با آن روبرو می‌شود شامل خاک‌های غیراشباع است، با این‌حال تحلیل و طراحی به روش مرسوم با فرض شرایط محدودکننده خاک به‌صورت کاملاً خشک و یا کاملاً اشباع انجام می‌پذیرد. در خاک‌های غیر‌اشباع، پدیده موئینگی موجب ایجاد نیروهای جاذب بین ذرات می‌گردد. روش اجزا منفصل، روشی مناسب برای بررسی اثرات موئینگی است. در روش اجزاء منفصل به‌صورت پی‌در‌پی محاسبات قانون دوم نیوتن برای ذرات و قانون نیرو- جابه‌جایی در نقاط تماس ذرات صورت می‌پذیرد. در این مقاله، رفتار خاک‌های غیراشباع در رژیم پاندولی با استفاده از روش اجزا منفصل شبیه‌سازی شده است. آزمایش سه‌محوری به‌صورت دوبعدی و با درنظر گرفتن اثرات نیروی موئینگی مدل‌سازی گردیده است. نهایتاً، اثرات موئینگی بر پارامترهای ماکرو خاکدانه‌ای مدل‌سازی شده (تنش، کرنش محوری، کرنش حجمی و درصد نشانه خلاء) و پارامترهای معیار گسیختگی کولمب بررسی شده است.