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

بسم الله الرحمن الرحیم
دانشکده فنی و مهندسی
2096770-838835گروه مهندسی عمران
پایان نامه‌ی کارشناسی ارشد رشته‌ی 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
پژوهشگر:
حسن جمالی
مهر ماه0 139
تقدیم به
خانوادهام که فراتر از توان خویش مرا یاری کردند
سپاسگزاری
بدین وسیله از کلیهی دوستانی که مرا در تهیه این مجموعه یاری نمودهاند، سپاسگزاری مینمایم، به ویژه جناب آقای دکتر زمانی لنجانی که راهنماییهای ایشان گرهگشای کار من بود و جناب آقای دکترحاتمی که مشاور من در به سرانجام رسانیدن این کار بودهاند و همچنین قدردان زحمات خانوادهام که همواره مشوق و همراه من بودهاند، هستم.
نام: حسن نام خانوادگی: جمالی
مقطع تحصیلی: کارشناسی ارشد رشته و گرایش: مهندسی عمران – خاک و پی
استاد راهنما: دکتر مهدی زمانی لنجانی تاریخ دفاع: 20/7/1390
تحلیل دو بعدی تنش – کرنش در محیط های سنگی اطراف تونل با رفتار الاستو- پلاستیک غیر خطی تحت بارهای برشی با روش اجزای محدود
امروزه، با توجه به پیشرفت صنعت تونل سازی، نیاز به آنالیز و طراحی سازههای زیر زمینی در محیطهای سنگی بیشتر از گذشته احساس میگردد. اگرچه نرم افزارهای عددی و کاربردی زیادی در این زمینه موجود هستند اما هیچ یک در تمام زمینهها کامل و بی نقص نمیباشد و هر یک در محیط و شرایطی خاص بهترین کاربرد را دارا میباشند. در نتیجه برنامه نویسی در این زمینه قابل توجیه است. در این پایان نامه با استفاده از روش اجزای محدود و MATLAB، اقدام به برنامه نویسی و ایجاد نرم افزار میکنیم. در اولین گام با استفاده از بحث رگرسیون خطی بهترین ضرایب برای نمونه سنگ مورد نظر انتخاب میگردد. با استفاده از این نرم افزار مقایسهای بین نواحی گسیختگی اطراف تونل دایرهای در محیط الاستیک و الاستو پلاستیک دو بعدی تحت دو معیار بنیاوسکی و هوک-براون انجام یافته است. این نرمافزار قابلیت ترسیم نواحی گسیختگی اطراف تونل و محاسبه تنشها و کرنشها در تمامی نقاط را دارد. در پایان نتایج حاصله ناشی از تحلیل الاستیک با نتایج تحلیلی ناشی از روابط کرش و نتایج حاصله از تحلیل الاستو پلاستیک با نتایج نرم افزار ADINA مقایسه گردیده است. با مقایسه نتایج حاصله دقت نرم افزار ایجادشده را ارزیابی کرده و نزدیکتر بودن نتایج حاصل از تحلیل هوک-براون با نتایج تحلیلی، قابل نتیجهگیری میباشد.
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول: مقدمه
1-1- پیش گفتار………………………………………………………………………………………………………………………………………………..1
1-2- مروری بر تحقیقات انجام شده ………………………………………………………………………………………………………………..3
1-3- تاریخچه تونلسازی و سازههای زیر زمینی………………………………………………………………………………………………6
1-4- مروری برتکنیکهای عددی در مکانیک سنگ………………………………………………………………………………………..8
1-4-1- روش تفاضل محدود………………………………………………………………………………………………………………………10
1-4-2- روش اجزای محدود………………………………………………………………………………………………………………………12
1-4-2-1- روشهای مشبندی……………………………………………………………………………………………………………..14
1-4-3- روش اجزای مرزی………………………………………………………………………………………………………………………..15
1-4-4- روش المان گسسته………………………………………………………………………………………………………………………17
فصل دوم: طراحی فضاهای زیر زمینی
2-1- مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..19
2-2- رفتار شکننده و خمیری ……………………………………………………………………………………………………………………….19
2-3- تعریف خرابی و شکست ……………………………………………………………………………………………………………………….20
2-4- طراحی فضای زیر زمینی …………………………………………………………………………………………………………………….22
2-5- بررسی تنشها در اطراف سازههای زیر زمینی …………………………………………………………………………………….23
2-5-1- تخمین تنش اولیه………………………………………………………………………………………………………………………..24
2-5-1-1- تنش عمودی……….. ……………………………………………………………………………………………………………..24
2-5-1-2- تنش افقی ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….26
2-5-2- تنش در اطراف حفرهی دایره شکل………………………………………………………………………………………………27
2-5-3- تنش در اطراف حفرهی بیضی شکل…………………………………………………………………………………………….30
فصل سوم: معیار شکست وتعیین ضرایب آنها
3-1- معیارهای دو بعدی…………………………………………………………………………………………………………………………………33
3-1-1- معیار بنیاوسکی……………………………………………………………………………………………………………………………..36
3-1-2- معیار هوک-براون………………………………………………………………………………………………………………………….36
3-2- تعیین ضرایب معیار ………………………………………………………………………………………………………………………………39
3-2-1- تئوری رگرسیون …………………………………………………………………………………………………………………………..39
3-2-2- تعیین ضرایب معیار هوک-براون………………………………………………………………………………………………….40
3-2-3- تعیین ضرایب معیار بنیاوسکی……………………………………………………………………………………………………..42
3-3- دادههای آماری ……………………………………………………………………………………………………………………………………..43
3-4- نتایج……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….44
فصل چهارم: اصول روش اجزای محدود
4-1- روش باقیماندههای وزنی………………………………………………………………………………………………………………………..53
4-1- 1-روش گالرکین………………………………………………………………………………………………………………………………..54
4-1-1-1-روش اجزای محدود گالرکین…………………………………………………………………………………………………55
4-2- المانهای مثلثی……………………………………………………………………………………………………………………………………..57
4-2-1- فرمول توابع شکل لاگرانژ………………………………………………………………………………………………………………59
4-2-2- توابع شکل دو بعدی………………………………………………………………………………………………………………………59
4-3- المان مستطیلی………………………………………………………………………………………………………………………………………60
4-4- انتگرال عددی گوسین……………………………………………………………………………………………………………………………66
4-5- روشهای تکرار برای معادلات غیر خطی………………………………………………………………………………………………69
4-5- 1- روش تکرار شونده مستقیم………. ………………………………………………………………………………………………..69
4-5- 2- روش ماتریس مماسی………. ………………………………………………………………………………………………………..70
فصل پنجم: روش اجزای محدود در محیط الاستو پلاستیک دو بعدی
5-1- مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..72
5-2- معیار تسلیم……………………………………………………………………………………………………………………………………………74
5-2-1- معیار تسلیم ترسکا………………………………………………………………………………………………………………………..75
5-2-2- معیار تسلیم موهر-کلمب………………………………………………………………………………………………………………76
5-3-رابطه تنش-کرنش در حالت الاستو پلاستیک……………………………………………………………………………………….76
5-4- معیار تسلیم هوک-براون……………………………………………………………………………………………………………………….81
5-4- 1- ویژگیهای سطح تسلیم………………………………………………………………………………………………………………82
5-4- 2- محاسبه ماتریس الاستو پلاستیک معیار هوک-براون…………………………………………………………………82
5-5- تحلیل تنش پلاستیک کامل………………………………………………………………………………………………………………….85
فصل ششم: نتایج
6-1-مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….87
6-1- 1- مثال 1………………………………………………………………………………………………………………………………………….87
6-1-2- مثال 2……………………………………………………………………………………………………………………………………………91
6-1-3- مثال 3……………………………………………………………………………………………………………………………………………93
6-1-4- مثال 4……………………………………………………………………………………………………………………………………………94
6-1-4-1-

این نوشته در پایان نامه ها ارسال شده است. افزودن پیوند یکتا به علاقه‌مندی‌ها.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *