مقاله تعریف نوع المان

اختصاصی از رزفایل مقاله تعریف نوع المان دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک پرداخت و دانلود در "پایین مطلب"

فرمت فایل: word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحات:53

برای تحلیل مواد مرکب ANSYS المانهای،SHELL63، SOLID46، SHELL99، SHELL 91 تعریف شده اند که بسته به نیاز می توان هر یک از آنها را استفاده کرد.

SHELL 99

این المان از نوع نقطه ای و یک المان سه بعدی با 6 درجه آزادی (RotZ و Roty و Rotx و Uz و Uy و Ux) در هر نقطه می باشد. این المان طراحی شده تا بوسیله آن صفحاتی با ضخامت کم و یا متوسط و سازه های پوسته ای با ضریب افزایش ضخامت 10 برابر و یا بیشتر را مدل سازی کند. البته برای سازه هایی با ضریب ضخامت کمتر می توان از المانهای Solid 46 و Shell 91، استفاده کرد. همچنین این المان اجازه می دهد تا 100 لایه با ضخامت یکسان داشته باشیم و در صورتی که بیش از 100 لایه احتیاج باشد می توان ماتریس مواد را به صورت دستی وارد ساخت و همچنین این المان اجازه می دهد تا محاسبات معیار شکست نیز انجام شود.

SHELL 91

این المان شبیه المان Shell 99 می باشد با این تفاوت که تنها اجازه ایجاد 16 لایه به پایین را می دهد و قابلیت دریافت ماتریس مواد را ندارد، البته این المان ویژگی این را دارد تا رفتار پلاستیک و رفتار تحت فشارهای بزرگ را تحلیل کند که Shell 99 قادر به تحلیل آن نمی باشد.

Solid 46

این المان یک نسخه از المان Solid 45 می باشد که برای تحلیل مواد مرکب به صورت لایه ای تعریف شده است و دارای 8 نقطه، المان حجمی سه بعدی و دارای سه درجه آزادی (Uz، Uy، Ux) می باشد این المان طراحی شده تا بوسیله آن بتوان صفحات و اجسام لایه ای متشکل از مواد مرکب را مدلسازی کرد و می توان تا 100 لایه را در هر المان بوجود آورد. یکی از ویژگیهای این المان این است که می توان مقدار زیادی المان را روی هم قرار داد تا بتوان بیش از 100 لایه را نیز مدل کرد و به این ترتیب اجازه انجام تغییر شکلهای درون لایه ای شیبدار ناپیوسته داده می شود[1]. همچنین وارد کردن ماتریس خواص مواد تشکیل دهنده نیز در این المان فعال می‌باشد.

این المان دارای یک سختی موثر در محورهای متقاطع می باشد که اجازه تنشهای غیر صفر، تنش و کرنش و جابجایی در محورهای متقاطع را می دهد و همچنین معیارهای شکست می تواند تعیین شده باشد.

در این پروژه به علت شکل و خواص فیزیکی نمونه، از المان Solid 46 استفاده شده است.

تعیین ویژگیهای لایه بندی

مهمترین مشخصه یک ماده مرکب ترتیب لایه بندی آن می باشد. هر لایه ممکن است از ماده ارتوتروپیک متفاوتی ساخته شده باشد و ممکن است که هر لایه محورهای اصلی خودش با مرجعی متفاوت داشته باشد. برای مواد مرکب الیافی، جهت الیاف تعیین کننده مبدا مختصات هر لایه است.

در حالت کلی دو روش برای تعیین ترتیب لایه بندی مواد در دسترس می باشد:

1- لایه بندی به وسله مشخص کردن ویژگیهای هر لایه به صورت انفرادی.

2- تعیین کردن ماتریس ساختمان مواد که ارتباط دارد با تعمیم نیروها و گشتاورها برای تعمیم تنش و کرنش، فشار و خمش (این مورد فقط برای المان های Solid 46 و Shell 99 قابل اجرا است).

الف) مشخص کردن ویژگیهای هر لایه به صورت انفرادی

با این روش ترتیب لایه ها به صورت تک تک و از پایین به بالا مشخص می شود. لایه پایینی را با شماره یک و لایه های اضافه شده در جهت مثبت محور Zهای مبدا مختصات المانها از پایین به بالا مستقر می شوند. در المانهای Solid 46 و Shell 99 این اجازه را می دهند تا در صورتی که مدل به صورت متقارن لایه گذاری شده باشد، فقط برای نیمی از لایه ها مشخصات مواد را تعیین کنیم.

برای هر لایه می توان ویژگیهای مواد (بوسیله تعیین شماره ماده)، زاویه مبدا هر المان (زاویه الیاف Theta) و ضخامت هر لایه (TK) را تعیین کرد.

حداقل اطلاعات لازم برای تحلیل مسایل مواد مرکب وارد کردن ویژگیهای مواد قید شده در زیر به Ansys می باشد.

1- مدول یانگ (E)

2- چگالی (DENS)

3- مدول برشی (G)

4- ضریب پوآسان (PR, NU)

لازم بذکر است که ضریب پوآسان دارای دو نوع ماژور و مینور می باشد که در اکثر موارد تجربه نشان داده در مواد مرکب لایه ای ضریب مورد نیاز همان ضریب پوآسان ماژور می باشد.

مشخصات موادی که در پروژه زیر مورد استفاده قرار گرفته اند به شرح زیر می‌باشد.

مدول برشسی (GPa)

مدل الاستیسیته

مدول یانگ (GPa)

نوع ماده

G3

G2

G1

V3

V2

V1

E3

E2

E1

(S.G) Glass Epoxy

9

9

9

1. 0834
2. 0834
3. 25

  

18

18

54

1. 1
2. 1
3. 1
4. 0246
5. 0246
6. 34
7. 5
8. 5

       

76

Kevlar Epoxy

 
2- تعیین ثوابت المان (Main Menu\ Preprocessor\ Real Constants)

در این قسمت می توان با استفاده از منوی ثوابت حقیقی برای المان Solid 46 اطلاعاتی از قبیل:

1- تعداد لایه ها، 2- محل قرار گرفتن لایه مرجع، 3- مشخص کردن شماره ماده برای هر لایه، 4- زاویه الیاف، 5- ضخامت هر لایه را مشخص ساخت.

در این پروژه تعداد لایه ها 5، 3، 2 در نظر گرفته شده که نوع 5 لایه دارای 3 حالت زاویه ای مختلف می باشد.

در جدول زیر انواع حالات مورد استفاده در این پروژه را مشاهده می کنیم.

(n) تعداد لایه ها

چیدمان زوایای الیاف (theta)

2

0,90

3

45,0,45

5

0,45,90,45,0

5

90,45,0,45,90

5

90,0,45,0,90

مشخصه فیزیکی دیگری که باید در مورد تحلیل مشخص باشد ضخامت المان و ضخامت هر لایه می باشد که با توجه به در نظر گرفتن شرایط نسبت قطعه صفحه به ضخامت کلی آن، این مسئله با ضریب 0.1 و ابعاد نیز تقویتی با نسبت 0.15 تحلیل می گردد با این فرض که قطر المان دایره ای 50mm باشد و نسبت ضخامت 0.1 باشد می توان ضخامت هر لایه را بدست آورد.

ضخامت هر لایه*n=ضخامت دایره و

(ضریب ضخامت)

=ضخامت هرلایه

تعداد لایه ها (n)

3- تغییر خواص ماده

در این قسمت با توجه به جدول ارائه شده برای مواد در ابتدای بخش می توان اطلاعات مورد نیاز برای حل مساله را به Ansys داد فقط باید توجه داشت که تمامی اعداد را به صورت واحد اصلی (پاسگال) وارد نماییم و جهت تعریف خواص ماده از گزینه Ortho tropic استفاده کنیم.

4- مدل سازی هندسی

در این قسمت می بایست یک المان دایره ای شکل را که بوسیله یک تیر صلیبی شکل تقویت شده است را مدل سازی کنیم، از روشهای مختلفی می توان این مدل را ساخت به عنوان مثال می توان با استفاده از دستور نقاط و خطوط شکل صلیب را بوجود آورد و سپس این خطوط را به صورت یک صلیب صفحه ای شکل تبدیل کرده و در مرحله بعدی به آن حجم داده و شکل صلیب را بدست آوریم اما اشکال این روش شکل انتهایی صلیب می باشد.

[1]  Through – the thickness deformation slope discontinuities

تحقیق درباره انالیز المان محدود سه بعدی روی تقابل و برهم کنش خاک شمع دسته شمعی غیر فعال 10 ص

اختصاصی از رزفایل تحقیق درباره انالیز المان محدود سه بعدی روی تقابل و برهم کنش خاک شمع دسته شمعی غیر فعال 10 ص دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 11

انالیز المان محدود سه بعدی روی تقابل و برهم کنش خاک - شمع دسته شمعی غیر فعال:

چکیده: تقابل و بر هم کنش بین شمع و خاک نرم دسته شمعی غیر فعال در معرض خاک همراه با مدل المانی محدود سه بعدی با استفاده از نرم افزارAnsys آنالیز شد. خاک مطابق با معیار محصول Drucker-pragey در آنالیز فرض شد که الساستو پلاستیک می شود. جابجایی زیاد خاک در نظر گرفته شد و عناصر تمامی برای ارزیابی تقابل بین شمع و خاک استفده شد. تاثیرات عمق خاک لایه و شمار شمع ها روی فشار جانبی شمع جستجو می شد و توزیعات فشار جانبی روی گره شمعی ( 1* 2 ) و روی گروه شمعی (2*2 ) مقایسه شد. نتایج نشان می دهد که سریار ( بارزنده ) مجاور ممکن است منجر با حرکات برجسته ی جانبی خاک نرم و فشار قابل ملاحظه روی شمع شود. فشار عمل کننده روی ردیفی، نزدیک به بارزنده نسبت با ردیف های دیگر بیشتر و بالاتر می باشد ( به سبب مانع و تاثیرات طاق سازی در دسته ی شمع ها ). بار غیر فعال و توزیعش می بایست در طرح شمع های غیر فعال در نظر گرفته میشود. کلمات کلیدی: تقابل و بر هم کنش خاک- شمع، دسته شمعی غیر فعال؛ خاک نرم، فشار جانبی؛ تغییر شکل فیزیکی در ساختمان؛ انالیز المان محدود سه بعدی.

مقدمه

2-اکثریت شمع ها برای نگهداشتن بارهای فعال، طراحی می شود یعنی بارهای رو ساختار مستقیمأ توسط کاهک با فنداسیون شمع انتقال داده می شود. با وجود این، در خیلی موارد، بارها برای تحمل بارهای غیر فعال، که توسط تغییر شکل فیزیکی و حرکت خاک اطراف شمع ها به سبب وزن خاک و بار اضافی ایجاد می شود، طراحینمی شوند. این بارهای غیر فعال منجر به گسیختگی یا اسیب ساختاری ممکن است بشود. مثال این موارد شاملشمع های نگهدارنده ی تکیه گاههای پلی مجاور به خاکریز، فنداسیون شمع موجود در مجاور شمع کوبی، عملیات خاک برداری و تونل زنی و فونداسیون شمع در شیب های متحرک می شود. چندین روش تجربی و عددی برای آانالیز واکنش شمع منفرد و دسته شمع در معرض بارگذاری جانبی حرکات افقی خاک، پیشنهاد شده است. یک بررسی و مطالعه جامع روی این روش ها توسط Stewart و همکاران انجام شده است. در بیشتر روش های عددی که پیشنهاد شده است از روش المان محدود یا روش تفاضل محدود استفاده شده است. برای دسته های شمعی روش المان محدود تغییر شکل نسبی پلان توسط STEWART و همکاران پذیرفته میشد. در مطالعه ای توسط STERWART و همکاران، شمع ها توسط دیوارهای سپر فولادی فعال نشان داده شد. فرض شد که رفتار سیستم دیواری سپر فولادی وابسته به ارتباط پیش تعیین شده بین فشار و جایگزینی خاک می باشد و تقابل شمع- خاک مدل سازی شد. در یک مطالعه بر و اسپرینگ من از روش المان محدود سه بعدی استفاده کردند که در ان سرند درشت به سمت گنجایش محاسباتی محدود در آن زمان استفاده شد و توزیع تنش تمامی خاک در اطراف شمع ها مورد جستجو قرار نگرفت در حقیقت این نوع تقابل در بردارنده ی عدم خطیت های نظیر انعطاف پذیذی و شکل پذیری خاک، جابجایی زیاد و تماس شمع- خاک می باشد. فاکتورهای تاثیر کننده ی عدم خطیت شامل ویژگیها و عمق لایه خاکی نرم، قطر، شمار و فواصل شمع ها و محدودیت ناشی از ساختار بالایی می شود. تا به امروز، مطالعات محدودی روی این فاکتورهای تاثیر گذار یافته شده است. در این مقاله،توزیع تنش تمامی خاک در اطراف ستون ها و فشار جانبی به دست اورده شد، تغییر شکل های فیزیکی دسته های شمع در ردیف های مختلف بررسی شد و فشارهای جانبی روی دسته شمعی (1*2 ) و دسته ی شمعی ( 2*2 ) مقایسه شد.

مدل تعلیلی:

مشکل اصلی یک دسته شمعی در معرض حرکت خاک در شکل نشان داده می شود که در ان h1 عمق لایه خاک نرم، h2 عمق چینه سفت تر و L طول تعبیه شده کل شمع ها می باشد. در واقع هر دوی حرکات جانبی خاک و حرکات عمودی همیشه بطور همزمان اتفاق می افتد. به منظور ساده کردن مشکل، تنها حرکت جانبی خاک ودر این خلد انالیز شده. در انالیز شمع به عنوان مصالح ارتجاعی مدل سازی شد، در حالیکه فرض میشد خاک مطابق بر معیار محصول Drucker-prage ارتجاعی- انعطاف پذیر می باشد.عناصر تمامی سطحی- سطحی برای ارزیابی تقابل بین شمع و خاک استفاده شد.سطح شمع به عنوان مسطح هدف و سطح خاکی برخورد کننده با شمع با عنوان سطح تماسی تثبیت شد. این دو سطح با همدیگرف زوج اتصال را به وجود اوردند. پردازش مشکل و مسئله سه بعدی توسط نرم افزار ANSYS در یک ایستگاه کار6 کامپیوتری با o انجام شد. تنش های تماسی زمان کار بر روی شمع عمل کننده می باشد، در شکل 2 نشان داده می شود.

با طرح تنش های تماسی نرمال روی محور X ، نیروی برایند در هر واحد طول (F ) در ان جهت، محاسبه شد. بنابراین فشار جانبی میانگین روی شمع، p=Fld می باشد ( همان طوریکه در شکل 3 شرح داده شده است )

مقاله درباره روش المان محدود در طراحی قالبهای فلزی

اختصاصی از رزفایل مقاله درباره روش المان محدود در طراحی قالبهای فلزی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک پرداخت و دانلود در "پایین مطلب"

 فرمت فایل: word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

 تعداد صفحات:44

کشش عمیق:

کشش عمیق از مهمترین فرایندهای شکل دادن ورق است که به طور وسیعی در تغییر شکل ورقهای فلزی و تبدیل آن به قطعات تو خالی به کار می‌رود. در این فرایند تغییر ضخامت ورق بسیار اندک است، به طوری که معمولاً‌سطح قطعه کشیده شده تقریباً با سطح ورق اولیه مطابقت دارد. اساساً فرآیند شکل دادن که برای تغییر ورق‌ها به کار می‌رود با فرایندهای شکل دادن حجیم متفاوت است. در فرایندهای شکل دادن ورق معمولاً حالت کشش غالب است. در صورتی که در فرایندهای شکل دادن حجیم عمدتاً حالت فشاری غالب می‌باشد. کشش عمیق در صنعت معمولاً برای تولید قطعاتی از قبیل انواع ظروف فلزی، مخزنهای تحت فشار یا خلاء بعضی از قطعات یدکی اتومبیل و هواپیما، پوسته فشنگ و گلوله، قوطی‌های کنسرو و نوشابه، به کار می‌رود.

فرایند کشش عمیق بااستفاده از دستگاهی که شامل یک سنبة فشار، یک قالب مدور و یک نگهدارندة ورق است، انجام می‌گیرد، شکل (40 ) نیروی لازم برای این تغییر شکل از طریق مکانیکی یا هیدرویکی تأمین می‌شود. با توجه به اینکه در فرایند تغییر شکل، سطح ورق  ( اغلب ورقهای نازک تا حداکثر حدود mm3 ضخامت ) تحت تأثیر تنش کششی و در امتداد عمود بر آن تنش فشاری قرار می‌گیرد، لذا این روش شکل دادن جزو روشهای کشش ـ فشار محسوب می‌شود.

اصول اساسی در کشش عمیق:

از بین روشهای مختلف شکل دادن ورقها ابتدا فرآیند کشش عمیق را برای ساده‌ترین حالت آن،یعنی حالتی که در آن قطعه ورق مدور اولیه با قطر  به قطعة توخالی استوانه‌ای شکل کشیده می‌شود، مورد بررسی قرار می‌دهیم. در حین فرایند تغییر شک، یعنی هنگامی که سنبه با سرعت یکنواختی به سمت پایین حرکت می‌کند ورق با انجام تغییر شکل پلاستیکی در لبه ( قسمت بین قالب و نگهدارنده) به داخل منفذ قالب کشیده شده و از قطر اولیه آن به طور پیوسته کاسته می‌شود، شکل ( 40 ) در این فریاند قسمتی از ورق که در زیر کف سنبه قرار گرفته به ندرت در تغییر شکل شرکت می‌کند و ضخامت اولیه آن  ثابت باقی می‌ماند. برای جلوگیری از چین و چروک خوردگی لبة ورق استفاده از نگهدارنده در حین فرایند تغییر شکل لازم است. اما به دلیل اینکه نیروی نگهدارنده ( FN  )  به دلیل وجود اصطکاک بین نگهدارنده و روق بر تغییر شکل تأثیر می‌گذارد، لذا ضمن کمی روانکاری، لازم است با استفاده از تجهیزات مکانیکی یا بادی در حین فرایند تغییر شکل، تطابق الاستیکی برقرار باشد.  ابعاد و هندسة قطعه اولیه به شکل و اندازة قطعة نهایی بستگی دارد. برای قطعات تو خالی استوانه‌ای شکل، قطعة مدور اولیه به راحتی می‌تواند از رابطة حجم ثابت محاسبه شود.

محاسبة نیرو در فرایند کشش عمیق :

در کشش عمیق نیروی لازم برای تغییر شکل به طور غیر مستقیم به منطقة تغییر شکل اعمال می‌شود. منطقة تغییر شکل در لبة ورق، قسمت بین نگهدارنده و قالب است و نیروی سنبه از طریق کف و دیوارة قطعه در حال کشش به لبه انتقال می‌یابد. به این ترتیب در حین کشش در دیوارة قطعه و لبه‌های انتقالی خمیده شده تنشهای کششی ظاهر می‌شود که می‌تواند به تضعیف دیواره و نهایتاً به ایجاد ترک در این مواضع منجر شود. شکل ( 41 ) قسمتی از قطعه را در حین فرایند کشش نشان می‌دهد. در حین شکل دهی، به هر جزء کوچکی در منطقة تغییر شکل، تنشهای کششی در امتداد شعاع  و تنشهای فشاری در امتداد محیط  اعمال می‌شود. چنانچه فرایند بدون نگهدارنده انجام گیرد، در لبة ورق چروک خوردگی ایجاد می‌شود که دلیل آن ظاهر شدن تنشهای فشاری محیطی است.

با به کار بردن نگهدارنده و ایجاد تنشهای فشاری در امتداد محور Z می‌توان از چروک خوردگی لبة ورق جلوگیری کرد. از طرفی وجود نیروی نگهدارنده FN  سبب ظاهر شدن اصطکاک  در سطح تماس ورق و نگهدارنده و همچنین بین ورق و قالب می‌شود. اما به دلیل کوچک بودن نیروی نگهدارنده و روانکاری، تأثیر اصطکاک بر تنشهای شعاعی  و محیطی  بسیار ناچیز است. بنابراین برای یک آهنگ کرنش

ثابت برای حالت تعادل پایدار در جزء کوچک، با توجه به شکل ( 41 ) و معادل بودن تنشهای ذکر شده با تنشهای اصلی رابطة زیر را می‌توان نوشت:

از طرفی به دلیل کوچک بودن زاویة  ، رابطة  برقرار است.

بنابراین رابطة قبل به صورت زیر ساده می‌شود:

و یا:

 وطبق معیار تسلیم ترسکا:

بنابراین رابطه بالا به صورت زیر در می‌آید:

با ثابت فرض کردن تنش تسلیم Y  :

تحقیق در مورد انالیز المان محدود سه بعدی روی تقابل و برهم کنش خاک

اختصاصی از رزفایل تحقیق در مورد انالیز المان محدود سه بعدی روی تقابل و برهم کنش خاک دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

فرمت فایل: word (قابل ویرایش) تعداد صفحات :  10   صفحه

• مقدمه

2-اکثریت شمع ها برای نگهداشتن بارهای فعال، طراحی می شود یعنی بارهای رو ساختار مستقیمأ توسط کاهک با فنداسیون شمع انتقال داده می شود. با وجود این، در خیلی موارد، بارها برای تحمل بارهای غیر فعال، که توسط تغییر شکل فیزیکی و حرکت خاک اطراف شمع ها به سبب وزن خاک و بار اضافی ایجاد می شود، طراحینمی شوند. این بارهای غیر فعال منجر به گسیختگی یا اسیب ساختاری ممکن است بشود. مثال این موارد شاملشمع های نگهدارنده ی تکیه گاههای پلی مجاور به خاکریز، فنداسیون شمع موجود در مجاور شمع کوبی، عملیات خاک برداری و تونل زنی و فونداسیون شمع در شیب های متحرک می شود. چندین روش تجربی و عددی برای آانالیز واکنش شمع منفرد و دسته شمع در معرض بارگذاری جانبی حرکات افقی خاک، پیشنهاد شده است. یک بررسی و مطالعه جامع روی این روش ها توسط Stewart و همکاران انجام شده است. در بیشتر روش های عددی که پیشنهاد شده است از روش المان محدود یا روش تفاضل محدود استفاده شده است. برای دسته های شمعی روش المان محدود تغییر شکل نسبی پلان توسط STEWART و همکاران پذیرفته میشد. در مطالعه ای توسط STERWART و همکاران، شمع ها توسط دیوارهای سپر فولادی فعال نشان داده شد. فرض شد که رفتار سیستم دیواری سپر فولادی وابسته به ارتباط پیش تعیین شده بین فشار و جایگزینی خاک می باشد و تقابل شمع- خاک مدل سازی شد. در یک مطالعه بر  و اسپرینگ من از روش المان محدود سه بعدی استفاده کردند که در ان سرند درشت به سمت گنجایش محاسباتی محدود در آن زمان استفاده شد و توزیع تنش تمامی خاک در اطراف شمع ها مورد جستجو قرار نگرفت در حقیقت این نوع تقابل در بردارنده ی عدم خطیت های نظیر انعطاف پذیذی و شکل پذیری خاک، جابجایی زیاد و تماس شمع- خاک می باشد. فاکتورهای تاثیر کننده ی عدم خطیت شامل ویژگیها و عمق لایه خاکی نرم، قطر، شمار و فواصل شمع ها و محدودیت ناشی از ساختار بالایی می شود. تا به امروز، مطالعات محدودی روی این فاکتورهای تاثیر گذار یافته شده است. در این مقاله،توزیع تنش تمامی خاک در اطراف ستون ها و فشار جانبی به دست اورده شد، تغییر شکل های فیزیکی دسته های شمع در ردیف های مختلف بررسی شد و فشارهای جانبی روی دسته شمعی (1*2 ) و دسته ی شمعی ( 2*2 ) مقایسه شد.

مقاله در مورد انالیز المان محدود سه بعدی روی تقابل و برهم کنش خاک شمع دسته شمعی غیر فعال 10 ص

اختصاصی از رزفایل مقاله در مورد انالیز المان محدود سه بعدی روی تقابل و برهم کنش خاک شمع دسته شمعی غیر فعال 10 ص دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 11

انالیز المان محدود سه بعدی روی تقابل و برهم کنش خاک - شمع دسته شمعی غیر فعال:

چکیده: تقابل و بر هم کنش بین شمع و خاک نرم دسته شمعی غیر فعال در معرض خاک همراه با مدل المانی محدود سه بعدی با استفاده از نرم افزارAnsys آنالیز شد. خاک مطابق با معیار محصول Drucker-pragey در آنالیز فرض شد که الساستو پلاستیک می شود. جابجایی زیاد خاک در نظر گرفته شد و عناصر تمامی برای ارزیابی تقابل بین شمع و خاک استفده شد. تاثیرات عمق خاک لایه و شمار شمع ها روی فشار جانبی شمع جستجو می شد و توزیعات فشار جانبی روی گره شمعی ( 1* 2 ) و روی گروه شمعی (2*2 ) مقایسه شد. نتایج نشان می دهد که سریار ( بارزنده ) مجاور ممکن است منجر با حرکات برجسته ی جانبی خاک نرم و فشار قابل ملاحظه روی شمع شود. فشار عمل کننده روی ردیفی، نزدیک به بارزنده نسبت با ردیف های دیگر بیشتر و بالاتر می باشد ( به سبب مانع و تاثیرات طاق سازی در دسته ی شمع ها ). بار غیر فعال و توزیعش می بایست در طرح شمع های غیر فعال در نظر گرفته میشود. کلمات کلیدی: تقابل و بر هم کنش خاک- شمع، دسته شمعی غیر فعال؛ خاک نرم، فشار جانبی؛ تغییر شکل فیزیکی در ساختمان؛ انالیز المان محدود سه بعدی.

مقدمه

2-اکثریت شمع ها برای نگهداشتن بارهای فعال، طراحی می شود یعنی بارهای رو ساختار مستقیمأ توسط کاهک با فنداسیون شمع انتقال داده می شود. با وجود این، در خیلی موارد، بارها برای تحمل بارهای غیر فعال، که توسط تغییر شکل فیزیکی و حرکت خاک اطراف شمع ها به سبب وزن خاک و بار اضافی ایجاد می شود، طراحینمی شوند. این بارهای غیر فعال منجر به گسیختگی یا اسیب ساختاری ممکن است بشود. مثال این موارد شاملشمع های نگهدارنده ی تکیه گاههای پلی مجاور به خاکریز، فنداسیون شمع موجود در مجاور شمع کوبی، عملیات خاک برداری و تونل زنی و فونداسیون شمع در شیب های متحرک می شود. چندین روش تجربی و عددی برای آانالیز واکنش شمع منفرد و دسته شمع در معرض بارگذاری جانبی حرکات افقی خاک، پیشنهاد شده است. یک بررسی و مطالعه جامع روی این روش ها توسط Stewart و همکاران انجام شده است. در بیشتر روش های عددی که پیشنهاد شده است از روش المان محدود یا روش تفاضل محدود استفاده شده است. برای دسته های شمعی روش المان محدود تغییر شکل نسبی پلان توسط STEWART و همکاران پذیرفته میشد. در مطالعه ای توسط STERWART و همکاران، شمع ها توسط دیوارهای سپر فولادی فعال نشان داده شد. فرض شد که رفتار سیستم دیواری سپر فولادی وابسته به ارتباط پیش تعیین شده بین فشار و جایگزینی خاک می باشد و تقابل شمع- خاک مدل سازی شد. در یک مطالعه بر و اسپرینگ من از روش المان محدود سه بعدی استفاده کردند که در ان سرند درشت به سمت گنجایش محاسباتی محدود در آن زمان استفاده شد و توزیع تنش تمامی خاک در اطراف شمع ها مورد جستجو قرار نگرفت در حقیقت این نوع تقابل در بردارنده ی عدم خطیت های نظیر انعطاف پذیذی و شکل پذیری خاک، جابجایی زیاد و تماس شمع- خاک می باشد. فاکتورهای تاثیر کننده ی عدم خطیت شامل ویژگیها و عمق لایه خاکی نرم، قطر، شمار و فواصل شمع ها و محدودیت ناشی از ساختار بالایی می شود. تا به امروز، مطالعات محدودی روی این فاکتورهای تاثیر گذار یافته شده است. در این مقاله،توزیع تنش تمامی خاک در اطراف ستون ها و فشار جانبی به دست اورده شد، تغییر شکل های فیزیکی دسته های شمع در ردیف های مختلف بررسی شد و فشارهای جانبی روی دسته شمعی (1*2 ) و دسته ی شمعی ( 2*2 ) مقایسه شد.

مدل تعلیلی:

مشکل اصلی یک دسته شمعی در معرض حرکت خاک در شکل نشان داده می شود که در ان h1 عمق لایه خاک نرم، h2 عمق چینه سفت تر و L طول تعبیه شده کل شمع ها می باشد. در واقع هر دوی حرکات جانبی خاک و حرکات عمودی همیشه بطور همزمان اتفاق می افتد. به منظور ساده کردن مشکل، تنها حرکت جانبی خاک ودر این خلد انالیز شده. در انالیز شمع به عنوان مصالح ارتجاعی مدل سازی شد، در حالیکه فرض میشد خاک مطابق بر معیار محصول Drucker-prage ارتجاعی- انعطاف پذیر می باشد.عناصر تمامی سطحی- سطحی برای ارزیابی تقابل بین شمع و خاک استفاده شد.سطح شمع به عنوان مسطح هدف و سطح خاکی برخورد کننده با شمع با عنوان سطح تماسی تثبیت شد. این دو سطح با همدیگرف زوج اتصال را به وجود اوردند. پردازش مشکل و مسئله سه بعدی توسط نرم افزار ANSYS در یک ایستگاه کار6 کامپیوتری با o انجام شد. تنش های تماسی زمان کار بر روی شمع عمل کننده می باشد، در شکل 2 نشان داده می شود.

با طرح تنش های تماسی نرمال روی محور X ، نیروی برایند در هر واحد طول (F ) در ان جهت، محاسبه شد. بنابراین فشار جانبی میانگین روی شمع، p=Fld می باشد ( همان طوریکه در شکل 3 شرح داده شده است )