بررسی تثبیت و اصلاح خصوصیات ژئوتکنیکی ماسه بادی با استفاده از دوغاب پلیمری

پایان نامه کارشناسی ارشد رشته عمران


تثبیت و اصلاح خصوصیات ژئوتکنیکی ماسه بادی با استفاده از دوغاب پلیمری


با فرمت قابل ویرایش word

تعداد صفحات: 130  صفحه

تکه های از متن به عنوان نمونه :

فهرست مطالب

عنوان                  صفحه

فصل اول مقدمه. 1

۱-۱-دورنمای کار. 2

۲-۱-تعریف مسأله. 2

۳-۱-مروری بر مطالب ارائه شده در این تحقیق.. 3

فصل دوم سابقه تحقیق… 5

۱-۲- مقدمهای بر اصلاح خاک، مواد و روشهای مورد استفاده. 6

۲-۲- استفاده از مواد افزودنی ضایعاتی به منظور بهسازی خصوصیات خاک های ماسه‌ای.. 6

۱-۲-۲- بهبود خصوصیات ماسه های تثبیت شده با سیمان و خرده شیشه ضایعاتی.. 6

۲-۲-۲- استفاده از لاستیک و کفپوش های لاستیکی ضایعاتی برای بهبود خواص خاک ماسه‌ای.. 10

۳-۲- تسلیح خاک ماسهای با استفاده از الیاف طبیعی.. 16

۱-۳-۲-اصلاح ماسه با استفاده از الیاف کاه جو و کنف… 16

۲-۲-۳- افزایش ظرفیت باربری خاک ماسه ای مسلح شده با برگ خرما 18

۴-۲- تسلیح خاک ماسهای با استفاده از الیاف مصنوعی.. 20

۱-۴-۲ استفاده از الیاف پلاستیک باطله پلی اتیلن ترفتالات (پت) 21

۲-۴-۲- استفاده از الیاف کارخانه لاستیک سازی.. 26

۵-۲- استفاده از مواد پلیمری و نفتی برای بهسازی خاک ماسه ای.. 27

۱-۵-۲- اصلاح خصوصیات ژئوتکنیکی خاک های ماسه ای با استفاده از پسمانده مواد نفتی پالایشگاه ها: 28

۲-۵-۲- بررسی اثر چسب های پلیمری روی خواص مکانیکی خاک ماسه ای: 31

۱-۲-۵-۲-تحقیقات انجام شده توسط پارک و همکاران.. 31

۲-۲-۵-۲-تحقیقات انجام شده توسط کاستاز و همکاران.. 35

۳-۲-۵-۲- تحقیقات انجام شده توسط آناگناستوپلوس و همکاران.. 38

2-5-3- جمع بندی و نتیجه گیری از تحقیقات گذشته. 40

فصل سوم روش تحقیق… 43

۱-۳- مقدمه. 44

۲-۳- مصالح مورد استفاده. 44

۱-۲-۳- خاک مورد استفاده. 44

۲-۲-۳- پلیمر مورد استفاده در تحقیق.. 45

۳-۲-۳- الیاف مورد استفاده. 46

۴-۲-۳- سیمان.. 47

۳-۳- آماده سازی و عمل آوری نمونهها 47

۴-۳- برنامه آزمایشگاهی.. 48

۱-۴-۳- آزمایش دانه بندی.. 49

۱-۱-۴-۳- وسایل مورد نیاز. 49

۲-۱-۴-۳- انجام آزمایش…. 49

۲-۴-۳- آزمایش تراکم.. 49

۱-۲-۴-۳- مقدمه. 49

۲-۲-۴-۳- اساس آزمایش…. 50

۳-۲-۴-۳- وسایل مورد نیاز. 50

۴-۲-۴-۳- روش انجام آزمایش…. 51

۳-۴-۳- آزمایش CBR.. 52

۱-۳-۴-۳- تئوری آزمایش…. 52

۲-۳-۴-۳- وسایل آزمایش…. 53

۳-۳-۴-۳- روش انجام آزمایش…. 54

۴-۳-۴-۳-عدد CBR.. 55

۵-۳-۴-۳- تصحیح نتایج آزمایش…. 55

3-4-4- آزمایش برش مستقیم.. 56

-۱-۴-۴-۳ تئوری آزمایش…. 56

-۲-۴-۴-۳ شرایط انجام آزمایش…. 57

-۳-۴-۴-۳  وسایل آزمایش…. 57

-۴-۴-۴-۳  روش انجام آزمایش…. 58

-۵-۴-۳ آزمایش فشاری تک محوری.. 59

۱-۵-۴-۳تئوری آزمایش…. 59

۲-۵-۴-۳- وسایل آزمایش…. 59

۳-۵-۴-۳-روش آزمایش…. 60

فصل چهارم نتایج حاصل از آزمایشها و  تفسیر آنها 61

۱-۴- مقدمه. 62

۲-۴- نتایج آزمایش دانه بندی.. 62

۳-۴- نتایج آزمایش های تراکم.. 62

۱-۳-۴- آزمایش تراکم بدون مواد افزودنی.. 63

۲-۳-۴- آزمایش تراکم با ۰/۱ درصد پلیمر پلی وینیل الکل.. 64

۳-۳-۴- آزمایش تراکم با ۰/۲ درصد پلیمر پلی وینیل الکل.. 65

۴-۳-۴- آزمایش تراکم با ۰/۳ درصد پلیمر پلی وینیل الکل.. 66

۵-۳-۴- تفسیر نتایج آزمایشهای تراکم.. 67

۴-۴- نتایج آزمایش های CBR.. 68

۱-۴-۴- آزمایش CBR بدون مواد افزودنی.. 68

۲-۴-۴- آزمایش CBR با ۰/۱ درصد پلیمر پلی وینیل الکل.. 69

۳-۴-۴- آزمایش CBR با ۰/۲ درصد پلیمر پلی وینیل الکل.. 71

۴-۴-۴- آزمایش CBR با ۰/۳ درصد پلیمر پلی وینیل الکل.. 73

۵-۴-۴- آزمایش CBR با ۰/۴ درصد پلیمر پلی وینیل الکل.. 74

۶-۴-۴- آزمایش CBR با ۰/۵ درصد پلیمر پلی وینیل الکل.. 76

۷-۴-۴- آزمایش CBR با ۰/۶ درصد پلیمر پلی وینیل الکل.. 77

۸-۴-۴- تفسیر نتایج آزمایش CBR.. 79

۹-۴-۴- آزمایش CBR با پلیمر پلی وینیل الکل و سیمان.. 81

۵-۴- نتایج آزمایشهای برش مستقیم.. 82

۱-۵-۴- آزمایش برش مستقیم روی خاک بدون مواد افزودنی.. 82

۲-۵-۴- آزمایش برش مستقیم روی خاک با ۰/۲ درصد پلیمر پلی وینیل الکل.. 83

۳-۵-۴- آزمایش برش مستقیم با ۰/۲ درصد پلیمر و ۰/۴ درصد الیاف تایر. 84

۴-۵-۴- آزمایش برش مستقیم با ۰/۲ درصد پلیمر و ۰/۶ درصد الیاف تایر. 85

۵-۵-۴- آزمایش برش مستقیم با ۰/۲ درصد پلیمر و ۰/۸ درصد الیاف تایر. 86

۶-۵-۴- تفسیر نتایج آزمایش برش مستقیم.. 86

4-6- نتایج آزمایشهای تک محوری.. 88

4-6-1- آزمایش تک محوری برای ماسه بادی با ۲ درصد سیمان.. 88

4-6-2- آزمایش تک محوری برای ماسه بادی با ۰/۲ درصد پلی وینیل الکل.. 89

۳-۶-۴- آزمایش تک محوری برای ماسه بادی با ۰/۴ درصد پلی وینیل الکل.. 89

۴-۶-۴- آزمایش تک محوری برای ماسه بادی با ۰/۶ درصد پلی وینیل الکل.. 90

۵-۶-۴- آزمایش تک محوری با ۰/۲ درصد پلی وینیل الکل و ۲ درصد سیمان.. 91

۶-۶-۴- آزمایش تک محوری با ۰/۴ درصد پلی وینیل الکل و ۲ درصد سیمان.. 91

۷-۶-۴- آزمایش تک محوری با ۰/۲ درصد پلی وینیل الکل و ۰/۶ درصد الیاف تایر. 92

۸-۶-۴- آزمایش تک محوری با ۰/۴ درصد پلی وینیل الکل و ۰/۶ درصد الیاف تایر. 93

۹-۶-۴- آزمایش تک محوری با ۰/۲ درصد پلی وینیل الکل، ۰/۶ درصد الیاف تایر و ۲ درصد سیمان   93

۱۰-۶-۴- آزمایش تک محوری با ۰/۴ درصد پلی وینیل الکل، ۰/۶ درصد الیاف تایر و ۲ درصد سیمان   94

۱۱-۶-۴- تفسیر نتایج آزمایشهای تک محوری.. 95

فصل پنجم نتیجه‌گیری و پیشنهادها 101

۱-۵- نتیجه‌گیری.. 102

5-2- پیشنهادها 103

منابع و مآخذ………….. 100

دورنمای کار

بدون تردید یکی از مقدماتی‌ترین و مهم‌ترین اصول در اجرای طرح‌های عمرانی، داشتن زمینی مقاوم برای احداث بناست که با توجه به رشد روزافزون جمعیت دنیا در سال‌های اخیر ، مساحت زمین‌های مناسب برای ساخت و ساز و احداث بنا بتدریج در حال کاهش است. در چنین شرایطی دستیابی به روش‌های جدید و اصولی برای بهبود و اصلاح زمین‌های نامناسب رقابت شدیدی را بین مهندسان عمران کشورهای توسعه‌یافته ایجاد کرده است و در حقیقت باید پذیرفت که توسعه هرچه بیشتر فنون و روش‌های اختصاصی به منظور دستیابی به این هدف برای انسان ضروری خواهد بود. آنچه باعث می­شود که یک روش بر روش دیگر برتری یابد، پارامترهای اقتصادی، شرایط و مشکلات اجرایی، امکانات موجود و محدودیت­های زمانی و مکانی می­باشد. اصولا دستیابی به مصالح مرغوب که به لحاظ اقتصادی نیز مقرون به صرفه باشد و بتواند بارهای اعمال شده از سوی سازه را به راحتی تحمل کند انگیزه اصلی اصلاح خاک[1] می باشد.

۲-۱-تعریف مسأله

عموما خاک موجود در سایت از دیدگاه مهندسی برای ساخت و ساز، ایده آل و کاملا مطلوب نیست و باید با اعمال تغییراتی بر آن برای فعالیت های عمرانی آماده شود.

به طور معمول در مواجهه با خاک های مسأله دار نظیر خاک های سست با قابلیت باربری کم و نشست پذیری زیاد دو راه پیش روی مهندسین ژئوتکنیک قرار دارد: الف) استفاده از المانهای باربر در خاک. ب) بهسازی و اصلاح خواص فیزیکی خاک. بهسازی (یا اصلاح) به مجموعه عملیاتی اطلاق می شود که به حذف برخی رفتارهای نامناسب خاک یا تحمیل رفتارهای مناسب به آن می انجامد. اصولا اهداف عمده بهسازی عبارتند از: افزایش مقاومت خاک، کاهش خصوصیات کلی تغییر شکل پذیری و حذف برخی رفتارهای نا مناسب یا اضافه نمودن برخی رفتارهای مناسب به خاک. روش های تثبیت خاک گسترده هستند که در هر مورد با توجه به شرایط خاص خود مورد استفاده قرار می گیرند اما به طور کلی می توان آن ها را به دو دسته تثبیت شیمیایی و تثبیت فیزیکی-مکانیکی تقسیم بندی کرد. منظور از تثبیت شیمیایی، اصلاح خواص مورد نظر خاک به کمک مواد افزودنی است، که به لحاظ فعل و انفعالات شیمیایی حاصل از این مواد در مجاورت خاک حاصل می گردد. منظور از تثبیت فیزیکی خاک، تثبیت و اصلاح خواص خاک بدون تغییر در خصوصیات شیمیایی خاک می باشد. این نوع تثبیت را می توان به روش های مختلفی اجرا نمود که تسلیح خاک یکی از این روش هاست.

 در کشور ایران با در نظر گرفتن اقلیم و شرایط جغرافیایی و همچنین وجود مناطق وسیعی از بیابان ها که اکثر خاک های این مناطق ماسه های ریز دانه (ماسه بادی) می باشد، چون یکی از مشکلات عمده خاک­های ماسه بادی، مقاومت کم آن­ها تحت شرایط رطوبت طبیعی و اشباع می­باشد، شاید یکی از موانع عمده در زمینه توسعه شبکه راه های کشور و پروژه های عمرانی، وجود این نوع ماسه ها در سطح وسیعی از کشور باشد. طبیعی است که چنانچه منابع قرضه فاصله زیادی تا محور راه یا پروژه های عمرانی داشته باشد، آنگونه که در مناطق کویر مرکزی، کویر لوت و یا بیابان های جنوب کشور چنین است هزینه احداث راه و بهسازی خاک منطقه چندین برابر حد معمول خواهد بود. بدین منظور مطالعه بر روی روش های جدیدی که قادر باشند اصلاحاتی بر روی خاک سطوح زمین پوشیده از ماسه بادی به عمل آورند، دارای اهمیت زیادی می­باشد و این تحقیق در این راستا می­باشد.

۳-۱-مروری بر مطالب ارائه شده در این تحقیق

  • در فصل دوم، کلیات و سابقه­ی تحقیق در رابطه با بهبود خواص خاک­های ماسه ای بررسی شده است.
  • فصل سوم روش تحقیق و برنامه­های آزمایشگاهی را بیان می­کند.
  • در فصل چهارم به نتایج حاصل از آزمایش­ها و تفسیر آن­ها پرداخته شده است.
  • فصل پنجم شامل نتیجه­گیری و ارائه پیشنهاد­ها می­باشد و در پایان منابع معرفی شده­اند.


و......


دانلود فایل

بررسی تحلیل ترک به شیوه‌ی جزء‌های محدود

پایان نامه کارشناسی ارشد رشته عمران


 عنوان :تحلیل ترک به شیوه‌ی جزء‌های محدود


با فرمت قابل ویرایش word

تعداد صفحات:  97  صفحه

تکه های از متن به عنوان نمونه :

 چکیده. یک

نمایه‌ی شکل‌ها. پنج

نمایه‌ی جدول‌ها. نه

 فصل یکم: آغاز سخن. 1

1-1- پیش‌گفتار 1

1-2- الگوهای رشد ترک.. 2

1-3- ترک در ماد‌ه‌ی مرکب.. 2

1-4- سامان‌دهی پایان‌نامه. 3

فصل دوم: الگوهای رشد ترک.. 6

2-1- پیش‌گفتار 6

2-2- الگوی کشسان خطی. 6

2-3- الگوی ترک چسبنده 7

2-4- الگوی رفتاری خرابی. 8

فصل سوم: شکست ماده‌ی مرکب.. 9

3-1- پیش‌گفتار 9

3-2- ماده‌ی مرکب.. 10

3-3- رفتار مکانیکی ماده‌ی مرکب.. 10

3-4- وابستگی تنش و کرنش ماده 10

3-5- شکست در ماده‌ی مرکب.. 16

3-6- شکل‌گیری ترک میان لایه‌ای. 18

3-6-1- جدایی لایه‌های ماده‌ی مرکب.. 20

3-6-2- تنش‌های لبه‌ی آزاد 20

3-6-3- ضربه. 21

3-7- رشد ترک‌های میان لایه‌ای. 21

فصل چهارم: رشد ترک در ماده‌ی مرکب.. 23

4-1- پیش‌گفتار 23

4-2- معیار رشد ترک در ماده‌ی مرکب.. 23

4-3- یافتن مقدار رهایی کارمایه‌ی کرنشی. 24

4-3-1- نگره‌ی تیر 25

4-3-2- روش مساحت.. 27

4-3-3- راه‌کار گسترش مجازی ترک.. 28

4-3-4- فن تابع اولیه‌ی مستقل از مسیر .. 29

4-3-5- روش بسته شدن مجازی ترک.. 32

فصل پنجم: جزء تماس چسبنده 35

5-1- پیش‌گفتار 35

5-2- جزء چسبنده 35

5-3- رابطه‎سازی الگو‎ی ترک چسبنده 38

5-3-1- رابطه‎سازی الگو‎ی چسبنده‌ی دو خطی. 40

5-4- رابطه‌سازی تابع چسبنده 42

5-4-1- بررسی نمودار تنش- بازشدگی. 42

5-4-2- رابطه‌سازی تابع کشسان. 44

5-4-3- تابع کشسان خطی. 45

5-4-4- تابع کشسان سهمی درجه دو 46

5-4-5- تابع کشسان توانی. 46

5-4-6- تابع کشسان لگاریتمی. 47

5-4-7- مقایسه‌ی تابع‌های کشسان پیشنهادی. 47

5-5- روش جزء‌های محدود ناحیه‌ی چسبنده 49

فصل ششم: آزمایش‌های شکست میان لایه‌ای. 51

6-1- پیش‌گفتار 51

6-2- شیوه‌ی بسته شدن مجازی ترک.. 51

6-3- شبیه‌سازی به روش جزء چسبنده 52

6-4- نمونه‌های عددی. 53

6-4-1- تیر طره‌ی دوتایی. 54

6-4-2- نمونه‌ی خمشی یک بخشی. 62

6-4-3- نمونه‌ی تیر خمشی ترک‌دار 66

فصل هفتم: پایان سخن. 76

1-1- پیش گفتار 76

7-2- گزیده‌ی پایان‌نامه. 76

7-2- نتیجه‌گیری. 77

7-3- پژوهش‌های آیندگان. 77

دستمایه‌ها 78

واژه‌نامه‌ی فارسی به انگلیسی. 84

نام‌نامه  86

پیش­گفتار

یکی از دلیل‌های مهم شکست و فروپاشی سازه‌ها، وجود ترک‌های نخستین و گسترش آن‌‌ها است. این ترک‌ها، بیشتر ناشی از عامل‌های گوناگون، و از آن میان، خطا در فرآیند ساخت سازه، بارهای بهره‌برداری و مانند این‌ها می‌باشند. وجود ترک‌ها در شکل‌ و اندازه‌های گوناگون، رفتارهای متفاوتی را در سازه پدید می‌آورد. پاره‌ای از این ترک‌ها بر کارکرد سازه اثر نمی‌گذارند، در حالی که برخی دیگر گسترش پیدا می‌کنند و به شکست ناگهانی آن می‌انجامند. تاکنون هزینه‌های بسیاری به دلیل شکست‌های ناشی از ترک پرداخت شده است. با انتخاب راه‌کار مناسب می‌توان هزینه‌ها را به مقدار زیاد کاهش داد. از سوی دیگر،  برآورد دقیق میزان خرابی و عمر سازه، در سازه‌ها با قابلیت اعتماد زیاد مورد نیاز است. بر پایه‌ی اهمیت هدف‌های ساخت، حساسیت خطرها و آسیب‌‌های ناشی از خرابی سازه‌، پیش‌بینی محل رخداد ترک و راستای گسترش آن از نکته‌های مهم در طرح و تحلیل سازه‌ها به شمار می‌رود.

در سال‌های اخیر، بهره‌جویی از مصالح نوین در ساخت و تقویت سازه‌ها بسیار چشم‌گیر بوده است. شناخت دقیق رفتار ماده‌ی مرکب، به یک طرح بهینه رهنمون می‌شود. افزون بر برتری‌های بسیار، برخی کاستی‌ها نیز در الگوسازی رفتار این ماده وجود دارد. از آن میان، می‌توان چگونگی شکست و گسترش ترک را نام برد. باید دانست، تحلیل شکست‌ سازه‌ها تنها در موردهای اندکی به صورت صریح امکان‌پذیر می‌باشد. از این رو، روش‌های عددی جایگاه ویژه‌ای در بررسی زمینه‌های ترک و شکست پیدا کرده‌اند. تاکنون دامنه‌ی گسترده‌ای از روش‌های عددی برای حل مساله‌ی شکست به‌کارگرفته شده‌اند. در این پژوهش، به بررسی عددی شکست میان لایه‌ای در ماده‌ی مرکب پرداخته می‌شود.

1-2- الگوهای رشد ترک

در بررسی پدیده‌ی شکست و گسترش ترک، تحلیلگر با فرآیند‌های پیچیده‌ی رفتاری ماده روبرو است. این فرآیندها را می‌توان در سه گام رفتاری تقسیم بندی کرد: نخست ایجاد سوراخ‌ها و ترک‌های مویین در چندین نقطه از جسم، سپس رشد سوراخ‌ها و سر انجام، اندرکنش و به هم پیوستن آن‌ها. این کارها به شکل‌گیری ترک‌های درشت می‌انجامد. سپس، رشد و گسترش ترک‌ها سازه را خراب می‌کنند[G1].

با کمک یک روش عددی کارآمد، همراه با یک الگوی رفتاری مناسب که اثر ترک را در ماده شبیه‌سازی می‌کند، می‌توان پدیده شکست در ماده را بررسی کرد. ساده‌ترین الگوی مورد استفاده در تحلیل شکست، الگوی کشسان خطی می‌باشد. بر این پایه، رفتار ماده در لبه‌ی ترک را کشسان و خطی می‌پندارند. هر چند این پنداشت به نتیجه‌های غیرواقعی، همچون تنش بی‌پایان در لبه‌ی ترک می‌انجامد، ولی در بسیاری از پژوهش‌ها کاربرد زیادی داشته است[s1]. باوجود این، برای واقعی‌تر کردن پیش‌بینی رفتار شکست، الگوهای گوناگونی نیز در دسترسند. از میان آن‌ها، دو الگوی رفتاری چسبنده و خرابی توجه بیشتری را به خود جلب کرده‌اند. در راه‌کار چسبنده، اثر ترک تنها در یک منطقه‌ی مشخص شبیه‌سازی می‌شود. این فن به دلیل سادگی کاربرد در برنامه‌های روش جزء‌های محدود‌، بسیار مورد توجه است[B2]. در روش خرابی با معرفی عامل خرابی در یک محیط پیوسته، اثر ترک بر بخشی از دامنه وارد می‌شود.  اثر رویارویی میزان خرابی و تاثیر رفتار ماده، بخش اصلی این شیوه خرابی می‌باشد[K1].

1-3- ترک در ماده‌‌ی مرکب

ماده‌ی مرکب از دو یا چند ماده شکل می‌گیرند. هدف آن است که کارایی و ویژگی‌های ماده‌ی مرکب، از ویژگی‌های هر یک از آن‌ها به تنهایی، برتر باشد. با انتخاب شمار دلخواه و جهت‌گیری مناسب تارها در زمینه، امکان پخش تنش و تغییر مسیر بار فراهم می‌شود. از سویی، ساختار لایه‌ای ماده‌ی مرکب به گونه‌ای است که شکل‌گیری ترک در بین لایه‌ها قرار می‌گیرد. این ترک‌ها می‌توانند بر اثر بار رشد کنند و سبب افت شدید در استحکام و سختی سازه شوند. پیدایش ترک‌های میان لایه‌ای می‌تواند ناشی از کاستی نخستین ماده، تنش‌های لبه‌ی آزاد، ضربه و مانند این‌ها باشد. تخمین پیدایش ترک و چگونگی گسترش آن با بهره‌جویی از شیوه‌های عددی و آزمایشگاهی فراهم است. با توجه به صرف هزینه و زمان بسیار برای انجام آزمایش‌های پیچیده، تحلیل‌های عددی برتری دارند.

در شبیه‌سازی عددی، در بخشی از ماده جدایی لایه را به شکل ترک می‌پندارند. برای گره‌ها در آن بخش معیار رشد ترک بررسی می‌شود. درگره‌هایی که در آن‌ها معیار رشد ترک برقرار گردد، ترک قدری به جلو رانده و فرآیند تکرار می‌شود. این شیوه، تا آن جا ادامه می‌یابدکه نما‌ی ترک، پس از برقرار کردن شرط‌های رشد در تمامی گره‌های روی آن، به‌دست آید.

در این پژوهش، دو راه‌کار عددی الگو‌سازی ترک و گسترش آن درماده‌ی مرکب بررسی می‌شود. نخست، با بهره‌جویی از جزء‌های چهارگرهی و انتخاب مقدار رهایی کارمایه‌ی کرنشی، برای معیار رشد ترک، شبیه‌سازی ترک و گسترش آن انجام می‌پذیرد. در شیوه‌ی دوم، از جزء‌های چسبنده استفاده خواهد شد. رفتار ترک با کمک رابطه‌سازی تابع چسبنده معرفی می‌شود. با انتخاب تابع بهینه برای جزء چسبنده‌ی پیشنهادی، می‌توان به رفتاری بسیار نزدیک به واقعیت دست یافت. درستی پاسخ‌های تحلیل به کمک جزء پیشنهادی، با فن نخست ارزیابی می‌گردد. دقت پاسخ‌ها در کمینه‌ی شمار تحلیل‌ها نشان می‌دهد که جزء چسبنده‌ی پیشنهادی در الگو‌سازی شکت میان لایه‌ای ماده‌ی مرکب شایسته کار می کند.

1-4- سامان‌دهی پایان‌نامه

این پایان‌نامه هفت فصل دارد. آنچه آمد، فصل آغازین این نوشته و پیش‌ درآمدی بر موضوع پژوهش بود. فصل دوم، به شرح الگوهای رفتاری گوناگون در شبیه‌سازی ترک و گسترش آن می‌پردازد. شکل‌گیری و چگونگی رشد ترک میان لایه‌ای در ماده‌ی مرکب در فصل سوم بررسی خواهد شد. در فصل چهارم، شبیه‌سازی ترک و رشد آن در ماده‌ی مرکب بیان می‌شود. در آن جا، مقدار رهایی کارمایه‌ی کرنشی برای معیار رشد ترک و نیز شیوه‌های گوناگون یافتن آن معرفی می‌گردند. در سال‌های اخیر، برای دستیابی به رفتاری نزدیک‌تر به واقعیت، در شبیه‌سازی ترک میان لایه‌ای و گسترش آن در ماده‌ی مرکب، از جزء‌های چسبنده بهره‌جویی می‌گیرد. در فصل پنجم، جزء چسبنده و رابطه‌سازی آن در روش جزء‌های محدود و همچنین معیار رشد ترک می‌آید. این پژوهش، با بهره جستن از رابطه‌های حاکم بر رفتار جزء چسبنده، به بررسی مناسب‌ترین تابع در تخمین رفتار ترک میان لایه‌ای در ماده‌ی مرکب می‌پردازد. بهبود رفتاری سازه با جزء چسبنده‌ی پیشنهادی نتیجه‌ی کار می‌باشد. به سخن دیگر، بهره‌جویی از این جزء، در دستیابی به پاسخ‌های دقیق‌تر موثر است. در فصل ششم، با به‌کار‌گیری جزء پیشنهادی در نمونه‌های سنگ‌ نشانه، درستی راه‌کار نویسنده آشکارمی‌شود. سرانجام، پیشنهادهایی برای پژوهش‌های آیندگان در فصل پایانی خواهد آمد.

2-1- پیش‌گفتار

الگو‌های گوناگونی را برپایه‌ی رفتار ترک می‌توان به کار برد. انتخاب هر شیوه بر چگونگی رفتار متغیرهای ترک اثر‌گذار است. سه فن اصلی برای این کار وجود دارد: رفتاری کشسان خطی، ترک چسبنده و الگوی خرابی. در ادامه‌ی این فصل به شرح هریک از این‌ها پرداخته می‌شود.

2-2- رفتارکشسان خطی

برای نخستین بار این الگو برای بررسی رفتار سازه‌های دارای ترک به کار رفت. در این شیوه، ماده‌ی ترک دار را دارای رفتار خطی و کشسان پنداشتند. گریفیس و اینگلیس نخستین پژوهش‌ها‌ی تحلیلی را در دهه‌ی 1920 در زمینه‌ی ساده‌سازی ترک انجام دادند [G1,I1]. آن‌ها به مقدارهای تکینگی تنش در لبه‌ی ترک دست یافتند. پس از آن، روش جزء‌های محدود برای بررسی این گونه رفتار‌ها به کار گرفته شد. در این راستا، چن نشان داد که تابع‌های شکل چند‌جمله‌ای در جزء‌ها نمی‌توانند رفتار تکین را الگوسازی کنند[C1]. راه‌حل‌های گوناگونی برای حل این مشکل پیشنهاد شد که کارآمدترین آن‌ها بهره‌جویی از جزء‌های تکین یک چهارم نقطه بود. این پنداشت توسط هنشل و شاو و همچنین بارسوم ارائه شد[H1,B1]. در جزء‌های تکین گره‌های میانی لبه‌ی ترک در فاصله‌ی یک چهارم طول جزء از لبه‌ی ترک قرار می‌گیرند. با این کار می‌توان رفتار تکین لبه‌ی ترک را الگوسازی کرد. باید دانست، جزء‌های پیشنهادی رفتار تکینگی را تنها در پاره‌ای از راستا‌ها ایجاد می‌کردند. مانو با بهبود جزء‌ها این رفتار را در همه‌ی راستا‌ها گسترش داد[M1].

در رفتارکشسان خطی، میدان تنش تکین پیرامون نوک ترک را می‌توان به شکل موثری بر پایه‌ی ضریب شدت تنش نوشت. از این رو، یافتن این عامل از روی نتیجه‌ی راه‌کار عددی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. تاکنون، پژوهشگران روش‌های گوناگونی برای به دست آوردن ضریب شدت تنش با استفاده از پاسخ‌‌های عددی پیشنهاد کردند. یکی از نخستین و ساده‌ترین این فن‌‌ها، راه‌کار همبستگی جابه‌جایی‌ها است. در این شیوه از پاسخ تحلیلی جابه‌جایی اطراف ترک برای تعیین ضریب شدت تنش استفاده می‌شود. شیه این روش را برای استفاده در جزء‌های تکین گسترش داد[S1]. راه‌حل دیگری که توسط پارکس پیشنهاد شد، روش گسترش مجازی ترک نام دارد، که بر پایه‌ی کارمایه می‌باشد[P1]. در این فن از مفهوم تغییر رهایی کارمایه برای یافتن ضریب شدت تنش استفاده می‌کنند.

برای دستیابی به پاسخ‌های دقیق‌تر از راه‌کار تابع‌اولیه‌گیری جی بهره‌جویی شده است. تابع اولیه‌گیری جی توسط رایس در محدوده‌ی کشسان معرفی شد، ولی در بررسی رفتار غیر خطی نیز به شکل ابزاری بسیار مفیدی به کار می رود[R1]. این راه‌حل، در حالت کشسان خطی مشابه تغییر رهایی کارمایه است و در تعیین ضریب شدت تنش کاربرد دارد. برآورد مستقیم این تابع اولیه‌گیری، به سبب عبور اجباری نوارهای هم تنش از نقطه‌های گوس، پاسخ را به شبکه وابسته می‌کند. از این رو، نیکیشکوف و آتلوری این شیوه را به کمک تابع‌های وزنی به یک تابع اولیه‌گیری مشابه حجمی تبدیل کردند تا دست‌یابی به آن ساده‌تر شود[N1].

در تمامی روش‌های بررسی ترک، تولید شبکه‌ای که بتواند خود را با رشد ترک هماهنگ کند، همواره مورد توجه بوده است. از جمله‌ی این شیوه‌‌ها می‌توان به شبکه‌سازی دوباره در محدوده‌ی اطراف ترک، استفاده از الگوریتم جبهه‌ی پیش‌رونده برای تشکیل شبکه‌ی جدید و مانند این‌ها را نام برد. ضعفی که در راه‌حل‌های پیشنهادی به چشم می‌خورد این است که همه‌ی آن‌ها شامل یک گام میانی برای بهبود شبکه می‌باشند. پونگ تانا پانیچ یک روش برای بازسازی کامل شبکه پیشنهاد کرد که در آن از شبکه‌سازی وفقی و فن مثلث بندی دیلانی بهره گرفته می‌شود[P2].

پژوهش‌های آزمایشگاهی گوناگونی نیز برای تعیین مسیر ترک در حالت‌های دو وجهی و سه وجهی انجام شده است. معیارهای نخستین بیشتر بر پایه‌ی نتیجه‌های تجربی بود. از یک دیدگاه کلی، می‌توان آن‌ها را به دو دسته طبقه‌بندی کرد. دسته‌ی یکم معیارهای موضعی در منطقه‌ی نوک ترک است. از معروف‌ترین آن‌ها می‌توان به بیشینه‌ی تنش محیطی، که توسط سیه و اردوقان پیشنهاد شد، اشاره کرد[E1]. در نقطه‌ی روبرو، روش‌های غیر‌موضعی هستند که در آن‌ها از پخش کارمایه در سرتاسر بخش ترک‌ خورده استفاده می‌شود. هیوسین و همکاران معیار بیشینه‌ی تغییر رهایی کارمایه‌ی کرنشی را پیشنهاد کردند[H2]. در تمامی راه‌کارها تنها اثر جمله‌های تکین مرتبه‌ی یکم تنش در تعیین راستای ترک پنداشته می‌شود. همه‌ی این پاسخ‌ها بسیار به هم نزدیک می باشند.

دانلود فایل