عنوان پایان‌نامه
ترکیب روش‌های اجزا محدود و اجزا مرزی برای حل مسائل اندرکنش دینامیکی سازه و خاک با رفتار ایزوتروپ جانبی
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - سازه
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 2224;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 74462
- تاریخ دفاع
- ۲۶ اسفند ۱۳۹۴
- دانشجو
- علی مرشدی فرد
- استاد راهنما
- مرتضی اسکندری قادی
- چکیده
- در این پایان‌نامه، اندرکنش سازه‌های مختلف از انعطافپذیر تا صلب با خاک با رفتار ایزوتروپ جانبی در فضای فرکانسی بررسی شده است. برای نیل به این هدف، ابتدا یک برنامه جامع المان محدود توسط مجموعه نرم‌افزار MATLAB نوشته شد. این برنامه قادر است مسائل الاستیسیته سه‌بعدی را با استفاده از المان‌های 20 گرهی در فضای فرکانسی تحلیل نماید. خروجی‌های این برنامه با نتایج نرم‌افزار تجاری آباکوس صحتسنجی شده است. سپس زیر برنامهای برای محاسبه مقادیر توابع گرین تهیه شده است. توابع گرین دینامیکی برای محیط نیم‌بینهایت از تبدیل معکوس هنکل به دست می‌آیند و حاوی انتگرالهایی با حد بالای بی‌نهایت و سینگولاریتی در مسیر انتگرالگیری هستند. در این پژوهش از روش‌های ارائه شده توسط لانگمن برای رفع این دو مشکل استفاده شده است. سپس، این ماژول برای نگارش برنامهای با قابلیت تحلیل کلی نیم‌فضای ایزوتروپ جانبی با شرایط مرزی مختلف در فضای فرکانسی به روش المان مرزی به کار گرفته شده است. نتایج این برنامه نیز در حالات مختلف شرایط مرزی نیرویی و تغییر مکانی صحتسنجی شدهاند. در این مرحله، با ترکیب دو برنامه المان محدود و المان مرزی توسط الگوریتم مستقیم ترکیب، به هدف نهایی پایان‌نامه دست یافتیم. خروجی برنامه نهایی نیز در چند حالت خاص صحتسنجی شده و پس از آن برای یافتن پاسخ چند نوع سازه معمول به کار گرفته شده است. از جمله نتایج مهم ارائه شده، میتوان به پاسخ سازه یک دودکش به بارگذاری دینامیکی اشاره کرد که نتایج حاصل شده آثار در نظر گرفتن اندرکنش خاک و سازه را به وضوح نشان می‌دهند. همچنین مطالعه پارامتریک نیز برای مصالح خاک صورت گرفته است. علاوه بر این با بررسی نتایج میتوان دریافت که در نظر گرفتن آثار اندرکنش، با توجه به افزایش پریود سازه می‌تواند به طراحی بهینه‌ای برای انواع سازه‌ها منجر شود. از برنامه نوشته شده برای این پایان‌نامه میتوان در پژوهش‌های آتی برای تحلیل سازه‌هایی همچون انواع سد استفاده کرد.
- Abstract
- In this thesis, the dynamic interaction of flexible structures with a transversely isotropic half-space is taken into consideration in the frequency domain. To achieve this goal, first a general-purpose finite element program was developed using MATLAB programming language. This program is capable of solving problems in 3D elasticity using 20-node brick elements and in the frequency domain. The output of this program were verified against the results of the ABAQUS commercial FE software. Next a module for computation of green’s functions was created. Dynamic green’s functions for a transversely isotropic half-space are the result of Hankel inverse transformation and therefore contain infinite integrals which also contain singularities in their path of integration. Longman’s methods are explained and utilized for handling both of the mentioned problems. This module is then used to create a BE program capable of analyzing a transversely isotropic half-space with various boundary conditions in the frequency domain. The output of this program is also verified against the available literature in various force and displacement boundary conditions. At this stage, the FE and BE programs were combined using an appropriate algorithm and the purpose of the research was fulfilled. This final code was again verified and it was used for analyzing various forms of common structures. An important case analyzed is a chimney under the effect of dynamic loading which demonstrates the effects of soil-structure interaction and also we can clearly see the consequence of anisotropy of the soil medium. The code written for this thesis can be used in future studies for analysis of more complicated structures such as dams.
