عنوان پایان‌نامه
مدلسازی اجزاء مجزا برای ذرات با شکل نامنظم در محیط دو بعدی
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - مکانیک خاک وپی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1214;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 40334
- تاریخ دفاع
- ۲۳ دی ۱۳۸۷
- دانشجو
- صبا عابدی انارکی
- استاد راهنما
- علی اصغر میرقاسمی
- چکیده
- برای به دست آوردن مدلسازی دقیقی که قابل مقایسه با نتایج آزمایشگاهی باشد، ویژگی های ذرات نظیر شکل، اندازه، الاستیسیته و پلاستیسیته، قابلیت خرد شدگی و موارد مشابه باید با دقت زیادی مدل شوند. از آن جایی که شکل ذره بر رفتار مکانیکی گروه ذرات نظیر مقاومت برشی تاثیر بسیار زیادی دارد، بنابراین مدلسازی مناسب شکل ذره از اهمیت بالایی برخوردار است. در اکثر مدلسازی هایی که تا کنون انجام شده اند و به بررسی رفتار خاک پرداخته اند، شکل ذرات به صورت دایره، بیضی و چند ضلعی مدل شده است که هیچ کدام مدلسازی مستقیمی از شکل ذره نامنظم محسوب نمی شوند و بنابراین رفتار مکانیکی را به خوبی نمایان نمی سازند. بنابراین با ارزش به نظر می رسد که مدلسازی مستقیم از ذرات با شکل نامنظم صورت پذیرد. روشی که در این پایان نامه به کار برده شده است، در واقع مدلسازی مستقیم شکل ذره می باشد. در این روش شکل نامنظم ذرات واقعی، با ترکیب کردن تعداد دلخواهی المان دایره ای شکل که می توانند با یکدیگر هم پوشانی داشته باشند و به صورت صلب به هم متصل شده اند مدلسازی می شود. سپس از برنامه ای بر اساس روش اجزاء مجزا (DEM) که در آن شکل ذرات به صورت دایره مدلسازی شده است، استفاده شده و تغییرات لازم بر روی آن انجام شده است. روش اجزاء مجزا که در سال های اخیر مورد استفاده گسترده قرار گرفته است، یک روش مناسب برای شبیه‌سازی رفتار مصالح دانه‌ای می باشد چرا که با مجزا فرض کردن ذرات و انتقال نیروها از طریق تماس بین ذرات، رفتار مجزای مصالح دانه‌ای به درستی شبیه‌سازی می‌شود. برای بررسی تأثیر شکل ذرات بر ویژگی های مکانیکی خاک های دانه ای ، سه گروه ذرات یعنی ذرات تیز گوشه ، ذرات با زاویه داری متوسط و ذرات گردگوشه در نظر گرفته شده اند و چند سری آزمایشات دو محوری شبیه سازی شده در فشار های همه جانبه مختلف، ضرائب اصطکاک مختلف و نسبت تخلخل های مختلف بر روی مجموعه های ایجاد شده از هر دسته ذرات انجام شده اند. نتایج نشان می دهند که میزان زاویه داری ذرات بر رفتار خاک تأثیرات قابل ملاحظه ای دارد. هم چنین نتایج به دست آمده به طور کیفی با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده اند که تطابق خوبی بین نتایج دیده شده است.
- Abstract
- In order to obtain a precise modeling method that would be comparable with experimental results, the specification of grains such as form, size, elasticity, plasticity should be modeled carefully. Since the shape of the grain affects tremendously the mechanical behavior of total grains like shear resistance, the appropriate modeling of the grain shape is considered to be very important. In most cases of modeling that have been applied so far, the grain form is either circular, elliptical, polygonal modeled which none of them is a direct model of the irregular shape of the grain, hence will not project the mechanical behavior as expected. So, it seems to be worthy that direct modeling of grains with irregular shapes be accomplished. The method that is employed in this paper, is in fact a direct modeling of grain’s shape. In this method, the real shape of grain is modeled by combining arbitrary number of overlapping circular elements which are connected to each other in a rigid way. Then a program that is based on discrete element method (DEM) is used, by making necessary changes to accommodate real grain shape rather than the traditional circular modeling. The DEM method which is widely used in recent years, is an appropriate method for simulating the behavior of granular material, since by assuming the discrepancy of grains and transfer of forces between grains, the discrete behavior of granular material is simulated correctly. In order to measure the effects of grains shape on mechanical properties of granular soils, three types of grains, high angular grains, medium angular grains and round grains are considered where several biaxial tests are performed on assemblies with each of grain types. The results emphasize that the angularity of grains is considerably affecting the behavior of soil. Also, the results are compared against experimental measurements in a qualitative manner which show a reasonable conformity.
