شکل ۳-۹ : نمودار تنش-کرنش از مدل مصالح از نوع Cam Clay, modified Cam Clay ]۳۷[
انواع توابع مرزی گره­ها
تغییر مکان x نسبت به شمارۀ مرحله زمانی
تغییر مکان y نسبت به شمارۀ مرحله زمانی
نیروی x نسبت به شمارۀ مرحله زمانی
نیروی y نسبت به شمارۀ مرحله زمانی
ثابت فنر در جهت x نسبت به تغییر مکان x (Kx نسبت به x∆)
ثابت فنر در جهت y نسبت به تغییر مکان y (Ky نسبت به y∆)
انواع توابع مرزی لبه
تنش x نسبت به شمارۀ مرحله زمانی
تنش y نسبت به شمارۀ مرحله زمانی
تنش نرمال نسبت به شمارۀ مرحله زمانی
تنش نرمال نسبت به شمارۀ مرحله زمانی
تنش مماسی نسبت به شمارۀ مرحله زمانی
ارتفاع سیال نسبت به شمارۀ مرحله زمانی
عمده دلایل اصلی انتخاب این نرم­افزار به شرح زیر است:
الف- حل قدرتمند و هوشمند این نرم­افزار، کاربرد آن را از کاربرد­های تحقیقاتی به کاربردهای صنعتی ارتقاء داده است به طوری که هم در امور تحقیقاتی و هم در امور صنعتی می­توان از آن استفاده کرد]۳۸[.
مدل­سازی و مش­بندی در این نرم افزار بسیار ساده و در عین حال قدرتمند است.
پ- رابط­های گرافیکی این نرم­افزار گویا بوده و دسترسی و کار با آنها بسیار ساده است.
در این نرم­افزار امکان انجام تحلیل­های تنش کرنش در حالت خطی[۴۱] و غیرخطی[۴۲]، به خوبی وجود دارد.
دسترسی ساده­تر و در عین حال بسیار جامع­تر به نتایج خروجی، در این نرم­افزار موجود می­باشد.
ج- دارا بودن Help نسبتاً قدرتمند این نرم­افزار
۳-۴-۴ روند ساخت مدل
جهت انجام آنالیزهای عددی، مدل نرم­افزاری مطابق مراحل زیر ساخته و تحلیل شد:
۳-۴-۴-۱ انتخاب سیستم واحد
برای شروع به طراحی مدل، پیش از هر چیز باید سیستم واحدهای مورد استفاده را تعیین نمود. لازم به یادآوری است که تعریف سیستم واحدها اختیاری است و ضروری نمی ­باشد. در واقع اگر واحدهای مورد استفاده سازگار باشند (به این معنی که کلیه پارامترها دارای واحدهایی متعلق به یک سیستم باشند)، خود به خود، جواب­ها هم با واحد مناسب به­دست خواهد آمد. با این حال، تمامی واحدها مطابق با سیستم آحاد بین المللی SI انتخاب شده ­اند ]۳۹[. نمونه ­ای از مجموعه واحد­هایی که می­توان در برنامه به کار گرفت در جدول (۳-۱) و یک نمونه انتخاب سیستم واحد متریک در شکل (۳-۱۰) آورده شده است:
دانلود پروژه
جدول ۳- ۱ :نمونه ­ای از مجموعه واحد­هایی که می­توان در برنامه SIGMA به کار گرفت]۳۷[
شکل ۳-۱۰ :جعبه تنظیمات مقیاس (scale) در نرم­افزار Sigma
۳-۴-۴-۲ انتخاب المان­های مورد استفاده
در برنامه SIGMA/W در تعریف المان­های سازه­ای، دو نوع المان الف) المان میله­ای[۴۳] و ب)المان تیر[۴۴] وجود دارد. در این برنامه المان میله یک المان سازه­ای بوده که با سختی خمشی صفر تعریف شده است و تنها در برابر بارهای محوری مقاومت می­ کند. بنابراین برای گره­های یک المان میله، نیازی به در نظرگیری درجه آزادی خمشی نمی ­باشد. در ترسیم این المان­ها محدودیتی در استفاده از المان تنها در گوشه المان خاک نیست بلکه می­توان بین هر دو گره­ای از مش، آن را ترسیم نمود و در نتیجه سختی آن تنها در نقاط تماس با گره­ها اعمال می­ شود. از طرف دیگر المان تیر المان سازه­ای بوده که در این برنامه بر اساس تئوری تیر برنولی[۴۵] تدوین و فرمول­بندی شده است. این المان در برابر بارهای محوری و همچنین خمشی مقاوم می­باشد. المان­های سازه­ای تنها در تحلیل­های بار- تغیر شکل کرنش صفحه­ای دو بعدی مورد استفاده قرار می­گیرند]۳۷[.
۳-۴-۴-۳ خواص مواد
در اکثر المان­ها، لازم است تا خواص مواد به­کار رفته در المان تعیین گردد. خواص یک ماده شامل خواص مکانیکی ( ، ، و….)، خواص حرارتی ( ، ، و …) و موارد دیگری از خواص فیزیکی می­ شود. این خواص وابسته به مدل مورد مطالعه، ممکن است خطی یا غیرخطی، مستقل از دما یا وابسته به دما، همسان­گرد یا غیرهمسان­گرد باشند]۳۷[.
۳-۴-۴-۴ مدل­سازی هندسی
در این مرحله شکل هندسی سیستم ترسیم می­ شود. بررسی چند اصطلاح در مورد مدل­سازی مفید خواهد بود:
نقاط کلیدی[۴۶] : این نقاط هم­چنان­که از نامشان پیداست، نقاط اصلی تعریف کننده هندسه شکل می­باشند. به عنوان مثال ۴ راس یک مستطیل و یا نقاط شروع و پایان یک خط نقاط کلیدی محسوب می­گردند. اگرچه در بسیاری از موارد برای گره­ها و نقاط کلیدی دستورهای مشابه وجود دارد، اما باید به تفاوت این دو توجه شود؛ نقطه کلیدی یک مفهوم هندسی است که به ترسیم اشکال و یا مفهوم کردن هندسه کمک می­ کند، ولی گره یک مفهوم مربوط به المان محدود می­باشد. گره­ها نقاطی را مشخص می­ کنند که معادلات فیزیکی حاکم بر سیستم در آن نقاط حل می­گردند. هم‌چنان‌که بارها تاکید شده است، مجهولات را تنها در محل­هایی که گره وجود دارد می­توان محاسبه نمود.
طراحی از بالا به پایین[۴۷] : هنگامی­که طراحی از اشکال با بعد بالاتر آغاز شود، این طراحی را “بالا به پایین” می­نامند. به عنوان مثال هنگامی­که یک مکعب ترسیم شود، خود­به­خود ۶ صفحه هم تعریف شده و این صفحه ها ۴ خط را تعریف می­ کنند و در دو سر هر خط هم نقاط کلیدی وجود خواهند داشت]۳۷[.
۳-۴-۴-۵ مش­بندی
پس از مدل­سازی باید مدل را مش­بندی[۴۸] نمود. میزان تقسیم ­بندی مدل به المان­ها (ریز و درشت بودن المان­ها) تاثیر مهمی روی دقت پاسخ دارد. با افزایش تعداد المان­ها به تدریج پاسخ مدل المان محدود به پاسخ سیستم واقعی نزدیک تر می­ شود، اما از حد معینی به بعد با افزایش تعداد المان­ها، بهبود قابل توجهی در پاسخ پدیدار نخواهد شد؛ لذا لزومی به افزایش بیش از حد المان وجود نخواهد داشت. این خطای باقی مانده را خطای دائم می­نامند که ناشی از نحوه مدل­سازی می­باشد که با مدل­سازی بهتر می­توان این خطا را کم کرد]۳۷[.
۳-۴-۴-۶ اعمال شرایط مرزی و بارگذاری
پس از ترسیم مدل و مش­بندی آن، می­توان بارگذاری­های مربوط به مدل را تعریف کرد. بارگذاری شامل تعریف قیدهای سیستم و نیروهای خارجی وارد بر سیستم است. بارگذاری را به دو روش می­توان انجام داد:
الف- بارگذاری روی مدل هندسی
بارگذاری روی مدل المان محدود
بارهایی که روی مدل هندسی تعریف می­شوند، مستقل از مش­بندی هستند. بنابراین با تغییر مش­بندی تغییر نمی­کنند. اگر یک توزیع بار گسترده روی یک خط تعریف شود، و بعد از حل، برای افزایش دقت، مش­بندی ریزتر گردد (تعداد المان­ها بیشتر شود)، لزومی به تعریف مجدد بار گسترده نیست؛ در حالی­که در روش بارگذاری روی مدل المان محدود، با هرگونه تغییر در مش­بندی، تعریف مجدد بارگذاری اجتناب­ناپذیر خواهد بود. مزیت دیگر تعریف بارگذاری بر روی مدل هندسی این است که مدل هندسی نسبت به مدل المان محدود ساده­تر بوده و دارای اجزای کمتری است و به همین دلیل، تعریف بارگذاری بر روی مدل هندسی ساده­تر خواهد بود. اما در کنار مزایای فوق، استفاده از روش تعریف بار بر روی مدل­های هندسی، معایبی را نیز داراست. بزرگترین عیب بارگذاری بر روی مدل هندسی این است که ممکن است یک بارگذاری به­ صورت اشتباه تعریف یا تفسیر شود. در صورت تعریف بار بر روی مدل هندسی، در زمان تحلیل مدل، نرم­افزار به­ صورت اتوماتیک بارها را بر روی گره­های مدل منتقل می­ کند. در این فرایند ممکن است نرم­افزار مفروضاتی را مبنا قرار دهد که با مفروضات تحلیل­گر مدل، تفاوت­های جدی داشته باشد. با توجه به توضیحات فوق، مزیت اصلی تعریف بارگذاری روی مدل المان محدود، وضوح آن و عدم امکان بروز ابهام در تفسیر مدل توسط نرم­افزار است]۳۷[.
۳-۴-۵ تحلیل مدل اجزاء محدود
در نرم­افزار Sigma/W آنالیز­ها در دو مرحله انجام می­گیرد. در مرحله اول مسئله در وضعیت آنالیز Insitu1 بررسی می­ شود. در این مرحله تنش­های اولیه توسط برنامه محاسبه می­ شود تا در مرحله دوم که آنالیز­های اصلی انجام می­ شود برای تعیین تنش­ها و تغییر شکل­ها مورد استفاده قرار گیرد. در مرحله دوم مسئله در وضعیت Load/Deformation بررسی می­ شود. در این مرحله همان­طور که گفته شد تنش­ها و تغییر شکل­ها براساس تنش­های تعیین شده از مرحله اول به­دست می­آیند. در واقع تفاوت تنش­ها در دو مرحله مبنای کار نرم­افزار می­باشد[۳۸].
۳-۵ جزئیات مدل­سازی در نرم­افزار SIGMA/W
هدف اصلی این پژوهش، بررسی میزان تأثیر استفاده از المان­های قائم فولادی در بهبود توان باربری پی­های سطحی واقع بر روی خاک­های ماسه­ای می­باشد. بدین منظور مدل کامپیوتری شامل یک پی سطحی بر روی بستر ماسه­ای با پارامترهای غیرخطی ساخته شد. بار استاتیکی بر روی پی وارد شد و تا رسیدن سیستم به وضعیت گسیختگی افزایش پیدا کرد. تحلیل کامپیوتری برای ابعاد مختلف پی با تغییر در پارامترهای هندسی المان­های فولادی (طول، قطر و پراکندگی در زیر و اطراف پی) برای خاک ماسه­ای با پارامترهای مقاومتی مشخص، به منظور بررسی نقش و تأثیر استفاده از المان­های مذکور انجام شد. در این فصل به شرح جزئیات تحلیل­های نرم­افزاری به تفصیل پرداخته خواهد شد.
۳-۵-۱ انتخاب المان

موضوعات: بدون موضوع  لینک ثابت


فرم در حال بارگذاری ...