Get a site

پایان نامه تحلیل دو بعدی تنش – کرنش در محیط های سنگی اطراف تونل با رفتار الاستو- پلاستیک غیر خطی تحت بارهای برشی با روش اجزای محدود

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته :مهندسی عمران

گرایش :خاک و پی

عنوان : تحلیل دو بعدی تنش – کرنش در محیط های سنگی اطراف تونل با رفتار الاستو- پلاستیک غیر خطی تحت بارهای برشی با روش اجزای محدود

دانشگاه یاسوج

دانشکده فنی و مهندسی

گروه مهندسی عمران

 

 

پایان نامه ‌ی کارشناسی ارشد رشته‌ مهندسی عمران گرایش خاک و پی

 

 تحلیل دو بعدی تنش  کرنش در محیط های سنگی اطراف تونل با رفتار الاستو- پلاستیک غیر خطی تحت بارهای برشی با روش اجزای محدود

 

استاد راهنما:

دکتر مهدی زمانی لنجانی

 

استاد مشاور:

دکتر شهاب­الدین حاتمی

 

مهر ماه۰ ۱۳۹

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب
عنوان                                                                                                                                              صفحه
فصل اول: مقدمه
۱-۱- پیش گفتار۱
۱-۲- مروری بر تحقیقات انجام شده ۳
۱-۳- تاریخچه تونل­سازی و سازه­های زیر زمینی۶
۱-۴- مروری برتکنیک­های عددی در مکا­نیک سنگ.۸
۱-۴-۱- روش تفاضل محدود.۱۰
۱-۴-۲- روش اجزای محدود.۱۲
۱-۴-۲-۱- روش­های مش­بندی.۱۴
۱-۴-۳- روش اجزای مرزی.۱۵
۱-۴-۴- روش المان گسسته.۱۷
فصل دوم: طراحی فضاهای زیر زمینی
۲-۱- مقدمه۱۹
۲-۲- رفتار شکننده و خمیری ۱۹
۲-۳- تعریف خرابی و شکست ۲۰
۲-۴- طراحی فضای زیر زمینی .۲۲
۲-۵- بررسی تنش­ها در اطراف سازه­های زیر زمینی .۲۳
۲-۵-۱- تخمین تنش اولیه.۲۴
۲-۵-۱-۱- تنش عمودی. .۲۴
۲-۵-۱-۲- تنش افقی ۲۶
۲-۵-۲- تنش در اطراف حفره­ی دایره­ شکل۲۷
۲-۵-۳- تنش در اطراف حفره­ی بیضی­ شکل۳۰
 
فصل سوم: معیار شکست وتعیین ضرایب آنها
۳-۱- معیار­های دو بعدی.۳۳
۳-۱-۱- معیار بنیاوسکی.۳۶
۳-۱-۲- معیار هوک-براون.۳۶
۳-۲- تعیین ضرایب معیار ۳۹
۳-۲-۱- تئوری رگرسیون ۳۹
۳-۲-۲- تعیین ضرایب معیار هوک-براون۴۰
۳-۲-۳- تعیین ضرایب معیار بنیاوسکی۴۲
۳-۳- داده­های آماری ۴۳
۳-۴- نتایج۴۴
فصل چهارم: اصول روش اجزای محدود
۴-۱- روش باقیمانده­های وزنی.۵۳
۴-۱- ۱-روش گالرکین۵۴
۴-۱-۱-۱-روش اجزای محدود گالرکین.۵۵
۴-۲- المان­های مثلثی۵۷
۴-۲-۱- فرمول توابع شکل لاگرانژ۵۹
۴-۲-۲- توابع شکل دو بعدی.۵۹
۴-۳- المان مستطیلی.۶۰
۴-۴- انتگرال عددی گوسین.۶۶
۴-۵- روش­های تکرار برای معادلات غیر خطی۶۹
۴-۵- ۱- روش تکرار شونده مستقیم ۶۹
۴-۵- ۲- روش ماتریس مماسی .۷۰
فصل پنجم: روش اجزای محدود در محیط الاستو پلاستیک دو بعدی
۵-۱- مقدمه۷۲
۵-۲- معیار تسلیم.۷۴
۵-۲-۱- معیار تسلیم ترسکا.۷۵
۵-۲-۲- معیار تسلیم موهر-کلمب۷۶
۵-۳-رابطه تنش-کرنش در حالت الاستو پلاستیک۷۶
۵-۴- معیار تسلیم هوک-براون۸۱
۵-۴- ۱- ویژگی­های سطح تسلیم۸۲
۵-۴- ۲- محاسبه ماتریس الاستو پلاستیک معیار هوک-براون.۸۲
۵-۵- تحلیل تنش پلاستیک کامل۸۵
فصل ششم: نتایج
۶-۱-مقدمه۸۷
۶-۱- ۱- مثال ۱.۸۷
۶-۱-۲- مثال ۲.۹۱
۶-۱-۳- مثال ۳.۹۳
۶-۱-۴- مثال ۴.۹۴
۶-۱-۴-۱- مشخصات سازه زیرزمینی.۹۵
۶-۱-۴- مثال ۵.۹۶
۶-۱-۵- مثال ۶.۹۸
۶-۱- ۶- مثال۷.۱۰۲            منابع.۱۰۶
پیوست شماره۱: ترسیم ناحیه گسیختگی در محیط الاستیک توسط روش اجزای محدود.۱۱۰
پیوست شماره۲: ترسیم ناحیه گسیختگی در محیط الاستیک توسط روابط تحلیلی.۱۱۷  پیوست شماره ۳: آنالیز ناحیه گسیختگی در محیط الاستو پلاستیک.۱۱۸
 
فهرست جدول­ها
عنوان و شماره                                                                                                                            صفحه
شکل شماره۱: مدل تحلیل شده توسط مرجع۲۸
جدول شماره۲: معیارهای دو بعدی تجربی سنگ۳۵
جدول شماره۳: مقادیر ضرایب A وB  با توجه به نوع سنگ۳۶
جدول شماره۴: مقادیر تجربی m با توجه به نوع سنگ۳۸
جدول شماره۵: مقادیر داده­های آزمایش سه محوری۴۳
جدول شماره۶: نتایج رگرسیون و تعیین ضرایب معیار بنیاوسکی برای نمونهLimston45
جدول شماره۷: نتایج رگرسیون و تعیین ضرایب معیار هوک-براون برای نمونهLimston47
جدول شماره۸: نتایج رگرسیون و تعیین ضرایب معیار بنیاوسکی برای نمونهSandston49
جدول شماره۳-۸: نتایج رگرسیون و تعیین ضرایب معیار هوک-براون برای نمونهSandston.51
جدول شماره۱۰: مقادیر توابع وزنی و نقاط گوسین برای تقریب­های درجه ا تا۴.۶۷
جدول شماره۱۱: محاسبه­ی شیب­های قطعات منحنی تنش کرنش نمونه سنگ ۱.۹۹
جدول شماره۱۲: محاسبه شیب­های قطعات منحنی تنش کرنش نمونه سنگهای ۲و۱۱۰۴

 

                                                                          
 
 
فهرست شکل­ها
عنوان و شماره                                                                                                                            صفحه
شکل شماره۱: مدل تحلیل شده توسط مرجع]۷[۴
شکل شماره۲: مدل تحلیل شده توسط مرجع]۲۴[۵
شکل شماره۳: روش­های اساسی تحلیل مکانیک سنگ توسط مرجع]۷[۹
شکل شماره۴: نحوه­ی مش­بندی روش تفاضل محدود۱۱
شکل شماره۵: طرحی از مدل تفاضل محدود ۵ نقطه­ای۱۱
شکل شماره۶: نمودار تنش کرنش جسم سخت، جسم چکش­خوار۲۱
شکل شماره۷: انواع مدل­های رفتاری سنگ۲۲
شکل شماره۸: نحوه­ی توزیع تنش در عمق توده­های سنگی.۲۴
شکل شماره۹: نمودار تنش در برابر عمق توده­های سنگی.۲۵
شکل شماره۱۰: تغییرات تنش قائم در محیط­های لایه­بندی شده.۲۵
شکل شماره۱۱: تغییرات ضریب تنش در برابر تغییر سربار۲۶
شکل شماره:۱۲مولفه­های تنش در اطراف محیط دایره­ای در محیط الاستیک۲۸
شکل شماره۱۳: تغییرات تنش مماسی در دیواره تونل در محیط الاستیک.۲۹
شکل شماره۱۴: حفره بیضی شکل زاویه­دار نسبت به تنش­های افقی و قائم،موازی تنش­های اصلی۳۰
شکل شماره۱۵: رگرسیون تحت معیار بنیاوسکی برای نمونه Limston.46
شکل شماره۱۶: رگرسیون تحت معیار هوک-براون برای نمونه Limston.48
شکل شماره۱۷: رگرسیون تحت معیار بنیاوسکی برای نمونه Sandston.50
شکل شماره۱۸: رگرسیون تحت معیار هوک-براون برای نمونه Sandston52
شکل شماره۱۹: رگرسیون تحت معیار هوک-براون برای نمونه Sandston56
شکل شماره۲۰: المان مثلثی سه نقطه­ای،۶ نقطه­ای،۱۰نقطه­ای.۵۷
شکل شماره۲۱: المان مثلثی ۳ نقطه­ای۵۷
شکل شماره۲۲: المان مستطیلی ۴ نقطه­ای.۶۰
شکل شماره۲۳: درجات آزادی المان مستطیلی ۴ نقطه­ای۶۱
شکل شماره۲۴: حوضه­ای به شکل ربع دایره.۶۲
شکل شماره۲۵: مش­بندی حوضه توسط المان مثلثی ۳ نقطه­ای.۶۳
شکل شماره۲۶: مش­بندی حوضه توسط المان مستطیلی ۴ نقطه­ای.۶۳
شکل شماره۲۷: مش­بندی حوضه توسط المان ایزوپارامتریک ۴ نقطه­ای.۶۴
شکل شماره۲۸: نمونه­ای از المان ایزوپارامتریک ۴ نقطه­ای در مختصات واقعی و تبدیل شده۶۴
شکل شماره۲۹: نمونه­ای از المان ایزوپارامتریک ۴ نقطه­ای در مختصات واقعیبه همراه مکان نقاط گوس درجه ۲ و۳۶۸
شکل شماره۳۰: روش تکرار مستقیم برای مسئله یک متغیره.۷۰
شکل شماره۳۱: روش سختی مماسی یک مسئله یک متغیره.۷۱
شکل شماره۳۲: نمودار تنش کرنش جسم الاستوپلاستیک سخت شونده۷۵
شکل شماره۳۳: سطح تسلیم فرضی و مشتقات آن نسبت به تنش­های اصلی.۷۶
شکل شماره۳۴: نمونه اشکال تنش در صفحه، کرنش در صفحه، متقارن محوری۷۹
شکل شماره۳۵: پوش تسلیم هوک- براون  در فضای تنش­های اصلی۸۱
شکل شماره۳۶: پوش تسلیم هوک- براون  در فضای تنش­ها یانحرافی۸۱
شکل شماره۳۷: الگوریتم حل مسائل اجزای محدود در حالت الاستو پلاستیک.۸۳
شکل شماره۳۸: تصویری کلی از تونل و مدل مورد نظر۸۷
شکل شماره۳۹: تصویری از شرایط مرزی اعمال شده بر روی ربع مدل۸۸
شکل شماره ۴۰: ناحیه گسیختگی اطراف ربع تونل در محیط هوک-براون.۸۸
شکل شماره ۴۱: ناحیه گسیختگی اطراف ربع تونل در محیط هوک-براون توسط نرم افزار۸۸
شکل شماره۴۲: ناحیه گسیختگی اطراف تونل کامل در محیط هوک-براون توسط نرم افزار۸۹
شکل شماره۴۳: ناحیه گسیختگی اطراف تونل کامل در محیط هوک-براون.۸۹
شکل شماره۴۴: ناحیه گسیختگی اطراف تونل کامل در محیط هوک-براون توسط نرم افزار۸۹
شکل شماره۴۵: ناحیه گسیختگی اطراف ربع تونل در محیط بنیاوسکی۹۰
شکل شماره ۴۶: ناحیه گسیختگی اطراف ربع تونل در محیط بنیاوسکی توسط نرم افزار۹۱
شکل شماره۴۷: ناحیه گسیختگی اطراف تونل کامل در محیط بنیاوسکی.۹۱
شکل شماره۴۸: خطوط تنش اصلی ماکزیمم ربع دایره۹۲
شکل شماره۴۹: خطوط تنش اصلی مینیمم ربع دایره۹۳
شکل شماره۵۰: سطح گسیختگی اطراف تونل تحت بار برشی توسط نرم افزار.۹۳
شکل شماره۵۱: سطح گسیختگی اطراف تونل تحت بار برشی توسط نرم افزار ADINA.94
شکل شماره۵۲: تصویری از شرایط تنش­های اصلی زاویه­دار.۹۵
شکل شماره۵۳: دایره موهر کلمب برای استخراج تنش­های اصلی۹۵
شکل شماره۵۴: ناحیه گسیختگی تحت تنش­های اصلی با زاویه ۳۰ نسبت به افق.۹۷
شکل شماره۵۵: ناحیه گسیختگی تحت تنش­های اصلی با زاویه ۶۰ نسبت به افق۹۸
شکل شماره۵۶: نمودار تنش-کرنش فرضی برای نمونه سنگ شماره ۱۹۹
شکل شماره۵۷: نحوه­ی تقسیم ­بندی نمودار تنش-کرنش فرضی برای نمونه سنگ شماره ۱در قسمت غیر خطی.۱۰۰
شکل شماره ۵۸: ناحیه گسیختگی اطراف ربع تونل  در حالت الاستو پلاستیک توسط نرم افزار.۱۰۰
شکل شماره ۵۹: ناحیه گسیختگی اطراف ربع تونل  در حالت الاستو پلاستیک توسط نرم افزار.۱۰۱
شکل شماره۶۰: کانتور تنش­های اصلی ماکزیمم در اطراف تونل توسط نرم افزار ADINA102
شکل شماره۶۱: تصویر تونلی در محیط ناهمگن۱۰۲
شکل شماره۶۲: نمودار تنش کرنش نمونه سنگ شماره ۱۱۰۳
شکل شماره۶۳: نمودار تنش کرنش نمونه سنگ شماره ۲۱۰۴
شکل شماره۶۳:گسیختگی اطراف تونل احداث شده در محیط ناهمگن.۱۰۵

فصل اول
مقدمه
۱-۱- پیش گفتار:
امروزه علم مکانیک سنگ و مهندسی سازه­های زیرزمینی از مهمترین شاخه­های مهندسی ژئوتکنیک گردیده است.گواه این ادعا گسترش روز افزون نرم افزار­های تحلیل سازه­های زیر زمینی و شیب­های سنگی می­باشد. مهمترین خواسته یک طراح تونل در تحلیل سازه­های زیر زمینی بدست آوردن ناحیه­ی گسیختگی، تنش و تغییر مکان در نقاط مختلف اطراف این سازه می­باشد. این نتایج بسیار حیاتی می­باشند. با بهره گرفتن از این نتایج می­توان مناطقی که نیاز به تقویت دارد را تعیین نمود. گرچه راه حل­های دقیق زیادی برای تحلیل محیط­های سنگی تاکنون ارائه شده است اما با توجه به محدودیت­های روش­های تحلیلی در مدل کردن محیط­هایی با رفتار الاستو پلاستیک، ناهمگن، غیر ایزوتروپ، شرایط مرزی پیچیده، اشکال پیچیده تونل و. علاقه به استفاده از روش­های عددی روز به روز گسترش یافته است. از میان تمام روش­های عددی روش اجزای محدود[۱] به دلیل سادگی و انعطاف­پذیری بیشتر، بسیار مورد توجه قرار گرفته است.
گرچه در اکثر تحقیقات انجام یافته، رفتار سنگ را الاستیک خطی در نظر می­گیرند اما آزمایشات مقاومت سه محوری نشان می­ دهند که رفتار اکثر سنگ­ها الاستو پلاستیک غیر خطی می­باشد. با توجه به توانایی روش اجزای محدود، مدل کردن گسیختگی این رفتار کار مشکلی به نظر نمی­رسد. علاوه بر روش
تحلیل، معیار مورد استفاده برای تحلیل نیز بسیار مهم است. معیار گسیختگی باید بتواند به خوبی رفتار محیط سنگی در شرایط مختلف بارگذاری را مدل کند. معیار­های تجربی زیادی تاکنون ارائه گردیده است اما مهمترین و اجرایی­ترین آنها، معیار هوک-براون[۲] و معیار بنیاوسکی[۳] می­باشد که هر دو در کار­های اجرایی کاربرد فراوان دارند.
امروزه نرم­افزار­های زیادی در مورد تحلیل فضاهای زیر زمینی وجود دارد که هر یک متکی بر یک روش تحلیلی یا عددی می­باشند. اما با تمام تفاسیرهیچ نرم افزار مشخصی را نمی­ شود پیدا کرد که به طور جامع و کامل بتواند تمام خواسته­ های یک مهندس تونل را برآورده کند. این خواسته­­ها شامل
۱- ترسیم نواحی گسیختگی اطراف تونل به صورت مشخص و واضح
۲- پوشش دادن تمامی معیار­های موجود اعم از تئوری و تجربی
۳- مدل کردن تمامی مدل­های رفتاری اعم از الاستیک خطی، الاستو پلاستیک غیر خطی، الاستیک غیر خطی
۴- مدل کردن رفتاری محیط­های سنگی ناهمگن، غیر ایزوترپ،درزه­دارو
۵- تاثیر  المان­های تقویت­کننده مانند راک­بولت و طراحی پوشش محافظ داخلی
منظور نگارنده از ارائه این بحث آن است که هیچ نرم افزار جامع و کاملی که بتواند تمامی ملاک­های مورد نیاز برای همه نوع تحلیل را داشته باشد، یافت نمی­ شود. در نتیجه با تمامی این امکانات هنوز برنامه نویسی در بحث تونل و شیب­های سنگی،برای اهداف خاصی که نرم­افزار­ قادر به پوشش آن نیست، فراوان انجام می­شود.
در این پژوهش اهداف چندی مد­نظر می­باشد که عبارتند از
۱-­­ مقایسه­ ترسیمی بین نواحی گسیختگی یک سازه­ی زیر زمینی در شرایط بارگذاری یکسان، تحت دو معیار هوک-براون وبنیاوسکی در یک محیط سنگی با رفتار الاستیک؛ ومقایسه­ی آن با جواب­های تحلیلی ارئه شده
۲-­ تاثیر بار ­برشی بر نواحی گسیختگی اطراف تونل
۳-­ ارائه مدل رفتاری الاستو پلاستیک غیر خطی با معیار هوک و براون و مقایسه­ نتایج آن با یکی از نرم افزار­های تجاری
قابل ذکر است که کلیه­ی مراحل برنامه نویسی در محیط متلب[۴] انجام یافته است.
[۱]-Finite Element Method
[2]-Hoek&Brown
[3]-Benyavsky
[4]-Matlab
تعداد صفحه : ۱۷۸
قیمت : ۱۴۷۰۰ تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        ****       [email protected]

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.