در چند دهه اخیر، مدل سازی جریان چند فاز مختلف سیال در محیط های متخلخل و گسترش ترک در آن ها توجه زیادی را به خود جلب کرده است. رفتار مواد ژئوتکنیکی و به طور اخص خاک ها که در آن ها فضاهای خالی موجود توسط یک یا چند سیال حفره ای پر شده است را نمی توان به صورت تک فاز مدل کرد. بدین منظور می بایست محیط متخلخل به صوت چند فاز مدل سازی شود. رفتار مکانیکی محیط های متخلخل نیمه اشباع بسیار متاثر از اندرکنش اسکلت جامد با سیالات منفذی موجود در فضاهای خالی آن ها می باشد. لذا تحلیل عددی محیط متخلخل نیمه اشباع با استخراج معادلات دیفرانسیل حاکم و حل دستگاه معادلات کاملا همبسته منتجه که اثر توام تغییر شکل اسکلت جامد و جریان سیالات منفذی را در بر می گیرد حاصل می شود. در این تحقیق مدلسازی عددی محیط متخلخل تغییرشکل پذیر دارای ناپیوستگی انجام شده است. معادلات حاکم بر محیط متخلخل با توجه به معادله تعادل جرم فازهای سیال و معادله تعادل مومنتوم خطی نوشته می شود. در اینجا معادلات در قالب تئوری بیو نوشته شده است. متغیرهای اصلیدستگاه معادلات دیفرانسیل بدست آمده جابجایی فاز جامد، فشار فاز سیال تر و فشار فاز سیال غیرتر است و متغیرهای دیگر با رابطه تجربی بین فشار مویینگی، درجه اشباع و نفوذپذیری نسبی وارد معادلات می-شود. مدل سازی مکانیزم شکست با استفاده از مدل ترک چسبنده صورت می گیرد. این مدل از تکینگی تنش در نوک ترک که یک فرض غیرواقعی در مکانیک شکست الاستیک خطی است جلوگیری می کند. در این مدل فرض می شود که یک ناحیه چسبنده در نوک ترک در امتداد صفحه بالقوه گسترش ترک تشکیل می شود. در طول این ناحیه، توزیع نیروی چسبندگی به صورت تابعی از جداشدگی دو لبه ترک است.معادلات حاکم بر محیط برای قسمت ناپیوستگی با فرض جریان لایه ای در ناپیوستگی بازنویسی می شود و دستگاه معادلات کلی حاکم برمحیط متخلخل دارای ناپیوستگی استخراج می شود. برای صحت سنجی مدل ارائه شده در محیط بدون ناپیوستگی و درحالتی که فشار سیال تر و غیرتر در نظرگرفته شده است دو مثال حل شده و نتایج با کار دیگر محققین مقایسه شده است. برای بررسی درستی عملکرد مدل ارائه شده در محیط دارای ناپیوستگی مثال شکست هیدرولیکی در شرایط اشباع شده است و با نتایج تحلیلی مقایسه شده است و در انتها این مثال در شرایط غیراشباع حل شده تا قابلیت مدل برای مدلسازی محیط دارای ناپیوستگی یا در نظر گرفتن فاز سیال هوا نشان داده شود.

چکیده فرونشست، پدیده ای است که با استخراج بیش از حد آب زیرزمینی رخنمود می کند و خسارات فراوانی را به ساختمان ها، دیوار ها، کانال ها، جاده ها، خطوط راه آهن، و لوله های انتقال آب، نفت، گاز، ... وارد می کند. به طور کلی تمام سازه های موجود در مقابل این پدیده آسیب پذیرند و اگر ناحیه یک زمین کشاورزی باشد، آنگاه به دلیل ترک های عمیق ناشی از فرونشست و هدر رفت آب آبیاری، خسارت متوجه زمین کشاورزی می شود. این پدیده در تعداد زیادی از کشورها از جمله ایران از چندین دهه پیش مشاهده گردید. متأسفانه تحقیق درباره این پدیده مهم و اساسی در ایران با تأخیر آغاز شده که این، باعث گشته پدیده ای که چند دهه پیش در استان کرمان آغاز شده بود امروز اکثر استان های ایران را فرا بگیرد. تحقیق بر روی این پدیده و پیش بینی آینده فرونشست و بررسی راه های کنترل و به حداقل رسانی آن بسیار حائز اهمیت است و هدف اصلی تحقیق پیش رو نیز برداشتن گامی کوچک در همین راستاست که امید است مفید باشد. مدل سازی این تحقیق توسط نرم افزار pmwin pro7 انجام گرفت که قابلیت شبیه سازی فرونشست ناشی از استخراج بی رویه آب های زیرزمینی را داراست. بر طبق نتایج حاصل از مدل سازی و افت سطح آب در 28 چاه مشاهده ای، واسنجی با تغییر ضرایب هدایت هیدرولیکی و آبدهی ویژه، و همچنین کمک گیری از بسته نرم افزاری pest انجام گرفت. این فرآیند برای مهر 1380 تا مهر 1387 صورت پذیرفت و سپس داده های افت سطح آب از مهر 1388 تا مهر 1390، برای صحت سنجی استفاده گردید. همچنین با به کارگیری ضریب ذخیره غیر الاستیک و فرونشست مشاهده ای توسط ماهواره در بازه زمانی تیر 1387 تا بهمن 1387، مدل کالیبره گردید. پس از واسنجی و صحت سنجی و استفاده از داده های فرونشست حاصل از سنجش از راه دور، در نهایت، مدل، قابلیت پیش بینی فرونشست را پیدا کرد و فرونشست برای 5 سال بعد یعنی دوره زمانی 1390 تا 1395، با فرض 3 سناریوی مختلف پیش بینی شد. در سناریوی اول- پیش بینی با فرض ادامه پمپاژ فصلی از چاه های موجود تا سال 1395- مقدار فرونشست 91/1 متر (با حدود 18% افزایش نسبت به سال 1390) به دست آمد، و در سناریوی دوم - با فرض افزایش 25 درصدی پمپاژ از چاه های موجود- مقدار فرونشست 32/2 متر (با حدود 44% افزایش نسبت به سال 1390) پیش بینی گردید، و نهایتاً در سناریوی سوم - با فرض کاهش 25 درصدی پمپاژ از چاه های موجود- مقدار فرونشست 59/1 متر به دست آمد، که نسبت به سال 1390 تقریباً ثابت است. در ضمن، تأثیر تغییر ضریب هدایت هیدرولیکی در اثر فرونشست، بررسی گردید و مطابق حالت قبل در 3 سناریوی مختلف بررسی شد. در سناریوی اول- پیش بینی با فرض ادامه پمپاژ از چاه های موجود تا سال 1395- مقدار فرونشست 89/1 متر به دست آمد، که دو سانتی متر کمتر از میزان فرونشست در حالت ضرایب ثابت بود. و در سناریوی دوم - با فرض افزایش 25 درصدی پمپاژ از چاه های موجود- مقدار فرونشست 29/2 متر محاسبه گردید، که باز دو سانتی متر کمتر از میزان فرونشست در حالت ضرایب ثابت بود. و نهایتاً در سناریوی سوم - با فرض کاهش 25 درصدی پمپاژ از چاه های موجود- مقدار فرونشست 59/1 متر به دست آمد، که نسبت به سال 1390 تقریباً ثابت بود. البته تأثیر بسیار اندک تغییر ضرایب هیدرودینامیکی در میزان فرونشست، چتدان منطقی به نظر نمی رسد و نیاز به بررسی و مطالعه بیشتر دارد.

ستون ها اصلی ترین عضو در قاب های بتنی بوده و هرگونه خرابی در آنها پایداری کل سازه را به خطر می اندازد. روشهای معمول تقویت ستون ها مانند جکت بتنی و فلزی به دلیل مشکلات فراوان چندان قابل استفاده نیستند.در چند سال اخیر استفاده از مواد کامپوزیت که اصطلاحاً frp نامیده می شود جهت تقویت سازه های بتنی رشد چشمگیری داشته است. تحقیقات بسیاری در خصوص تقویت، افزایش ظرفیت باربری محوری و شکل پذیری ستون های بتن مسلح دورپیچ با الیاف frp انجام گرفته است که همه این تحقیقات نشان از عملکرد مناسب مواد کامپوزیت دارد، لیکن دورپیچ frp تأثیر چندانی بر روی افزایش ظرفیت خمشی ستون های بتنی ندارد. در این تحقیق، یک روش جدید جهت بهبود ظرفیت خمشی ستون های بتنی در معرض خمش و فشار با استفاده از میلگردهای frp که اصطلاحاً nsm نامیده می شود، مورد مطالعه قرار گرفته است. این روش شامل قرار دادن میلگردهای frp در داخل شیارهای ایجاد شده بر روی سطح ستون بتن مسلح می باشد. در این روش، پدیده ورقه ورقه شدن frp که در روش دورپیچ وجود دارد، اتفاق نمی افتد و استفاده از تمام ظرفیت تقویت کنندگی میلگردهای frp صورت می گیرد. در این تحقیق با استفاده از نرم افزار آباکوس، 31 نمونه ستون با مشخصات متفاوت تحت اثر بار محوری و بار دوره ای مورد مطالعه قرار گرفته اند و اثر frp-nsm در تغییر رفتار آنها بررسی شده است. از آنجا که درصد سطح مقطع میلگردهای frp-nsm مورد استفاده در ستون بتن مسلح از اهمیت برخوردار است، تأثیر این پارامترها در مدل اجزا محدود مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه تأثیر فاصله آرماتورهای عرضی در رفتار ستون بررسی شده است، سپس اثر نوع میلگردهای تقویتی(cfrp و gfrp) و اثر میلگردهای تقویتی در ستون های با لاغری متفاوت و اثر تقویت کننده ها در ستون هایی با مقاومت فولاد و بتن متفاوت مطالعه شده است، در ادامه مواردی نظیر تغییر ظرفیت خمشی، جذب انرژی و افت مقاومت ستون های تقویت شده به دست آمده است.

حمل و نقل هوایی یکی از ایمن ترین راه ها برای مسافرت کردن است . با این وجود سوانح هوایی اجتناب ناپذیر هستند. هواپیماهای مسافربری در هنگام برخاستن و فرود آمدن در باند فرودگاه، ممکن است دچار سانحه شوند که این احتمال در سال های اخیر به دلیل افزایش سرعت و جثه ی هواپیماها، افزایش ترافیک هوایی و ثابت ماندن طول باند فرودگاه ها، افزایش یافته است . به همین دلایل سازمان هواپیمایی فدرال آمریکا (faa) در سال 2005 قانونی وضع کرد که طبق آن تمام باندهای فرودگاه در ایالات متحده می بایست فضایی به طول 1000 فوت ( 305 متر) در انتهای باند ، برای موارد اضطراری تعبیه کنند (مواقعی که هواپیما دچار سانحه و در نتیجه، بیش پیمایش روی باند فرودگاه می شود ) که این محدوده برای بالا بردن امنیت و کاهش خطرات احتمالی است. با این وجودفرودگاه هایی نیز وجود دارند که قادر به تامین این فضا در انتهای باند نیستند. به این ترتیب بسترهای جاذب انرژی برای مهار کردن هواپیماهایی که از کنترل خارج شده اند به کار آمدند. این سیستم، طراحی شده تا مسافت بیش پیمایش شده توسط هواپیماهایی که از کنترل خارج شده اند را بدون این که آسیب جدی به مسافران و خود هواپیما برسد، به طور چشم گیری کاهش دهد. هدف این تحقیق بررسی مصالح مناسب برای این بستر ها و استفاده از نرم افزار abaqus برای شبیه سازی بستر جاذب انرژی و تکنیک های مناسب برای شبیه سازی مدل ها با تغییر شکل های بزگ از جمله روش اولری-لاگرانژی اختیاری و روش اولری-لاگرانژی ترکیبی و مقایسه ی نتایج آنها با نتایج آزمایشگاهی و نتایج عددی بدست آمده از برنامه های دیگر می باشد.

امروزه استفاده از روش nsmبرای تقویت خمشی اعضای بتن مسلّح با استفاده از میلگردهای frpبرای طرّاحان و محقّقین جذابیت بیشتری پیدا کرده است. اگر چه روش تقویت nsmکاربرد وسیعی پیدا کرده ولی همچنان تحقیقات عددی و آزمایشگاهی بیشتری برای بررسی اثر پارامترهای مختلف که باعث بهبود عملکرد خمشی عضو بتن مسلّح می شوند ، مورد نیاز است. در این تحقیق تیر بتن مسلّح تقویت شده به روش nsmبا استفاده از نرم افزار abaqusتحلیل شده است و بااستفاده از مدل المان محدودی مورد مطالعه قرار گرفته است. بارگذاری بر روی تیر ها به صورت خمش 4 نقطه ای بوده است. ابتدا نمون? المان محدودی توسّط یک نمون? آزمایشگاهی صحت سنجی شده است. نتایج نشان می دهد که در مراحل مختلف بار گذاری سازگاری خوبی بین نتایج مدل عددی و مدل آزمایشگاهی وجود دارد. سپس با استفاده از مدل عددی تأیید شده به بررسی پارامترهای موثر بر رفتار خمشی تیر ها پرداخته شده است.تعداد 17 تیر توسط نرم افزار abaqusطرّاحی شده و رفتار خمشی تیرها تحت بار خمش 4 نقطه ای با یکدیگر مقایسه گردیده است. پارامترهای بررسی شده شامل طول تقویت میلگردهای nsm، جنس میلگردهای nsm، مقاومت بتن، شکل هندسی مقطع nsm، تعداد نوارهای nsmو مساحت مقطع میلگردهای nsmمی باشد. پاسخ تیر ها به لحاظ تحمّل نیرو به عنوان خروجی تحلیل به دست آمده و مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است.

با توجه به رشد سریع مناطق شهری و صنعتی شدن این نقاط، ساختن سازه های حجیم تر و بلندتر ضروری به نظر می رسد؛ حال آن که برای این نوع سازه ها استفاده از شالوده های سطحی مناسب نیست و یک راه حل عملی جهت فائق آمدن بر این مسائل، استفاده از پی های شمعی خواهد بود. جهت تحلیل کوبش شمع در خاک ها، روش های نظری گوناگونی موجود است، اما در عمل به دلیل این که رفتار این شالوده ها تابعی از عوامل مختلفی مانند، میزان لغزش و جداشدگی بین شمع و خاک و روند وقوع پدیده تسلیم شدگی موضعی در خاک هست، حل نظری این نوع مسائل بسیار پیچیده خواهد بود. به همین دلیل استفاده از روش های عددی (به خصوص روش اجزا محدود) در این نوع مسائل مناسب و کارا به نظر می رسد. در این پایان نامه سعی شده است، مدل عددی کارآمد برای تحلیل نفوذ شمع در خاک های بدون چسبندگی ارائه شود. مدل سازی کوبش شمع در نرم افزار آباکوس انجام شده است. فرمول بندی لاگرانژی-اویلری در مسیر دلخواه برای جلوگیری از آشفتگی شبکه استفاده شده است. در انتها، اثر پارامترهای مقاومتی و تغییر شکلی خاک بر مقاومت نوک مخروط شمع مورد بررسی قرارگرفته و طبقه بندی خاک ها در گراف robertson انجام شده است.

مدلهای رفتاری ، ابزاری برای توصیف رفتار خاک و کرنشهای ایجاد شده بر اثر اعمال تنش می باشد ، این مدلها با توجه به طبیعت فیزیکی و بر اساس تجربیات در دسترس از محیط در قالب روابطی بر پایه ی ریاضیات بیان می گردد . صرف نظر از نوع مدل ، واسنجی پارامترهای آن به عنوان یکی از مهمترین گامها در استفاده از این مدلها قلمداد می گردد ، چرا که در صورت استفاده از پارامترهایی دور از واقعیت ، نتایج حاصل از پیش بینی رفتار خاک توسط مدل مناسب نخواهد بود . تاکنون مدلهای رفتاری گوناگونی توسط دانشمندان ارائه گردیده است که هر کدام نقاط ضعف و قوت خاص خود را داشته اند . در این پژوهش ابتدا به معرفی نظریه حالت آشفته پرداخته شده است و سپس مدل رفتاری تک رویه طبقه بندی شده را مورد بررسی قرار گرفته است و در ادامه با استفاده از الگوریتمهای بهینه سازی نوین ، پارامترهای مدل رفتاری dsc/hiss را کالیبره گردیده است ، در پایان رفتار ماسه را با استفاده از این مدل و پارامترهای کالیبره شده آن ، پیشبینی و با نتایج آزمایشگاهی مقایسه می کنیم .

دیوار های بنایی غیر مسلح ، از جمله عناصری هستند که در اکثر سازه های سنتی موجود در نقاط مختلف جهان، کاربرد دارند. تحقیقات نشان داده است که این دیوارها فارغ از نحوه طبقه بندی در رده المان های سازه ای و یا غیرسازه ای، نقش موثری در تعیین رفتار سازه ها در برابر زلزله دارند. گستره پژوهش های انجام شده در این زمینه، جنبه های مختلفی از رفتار این دیوارها را مورد بررسی قرار داده است و هنوز تلاش های زیادی برای گشودن جنبه های ابهام رفتار آنها صورت می گیرد. از آنجا که به لحاظ سازه ای ممکن است استفاده از ورق های تقویتی در دیوارهای بنایی غیر مسلح الزامی باشد، لازم است آگاهی بیشتری نسبت به رفتار این گونه از سازه ها بدست آید. در این تحقیق با استفاده از نرم افزار abaqus مطالعاتی به صورت تحلیلی بر روی دیوار بنایی تقویت شده با 9 آرایش مختلف frp از جمله به صورت عمودی، افقی، پوشش سرتاسری، قطری و ترکیب این آرایش ها و تاثیر ضخامت و عرض ورق هایfrp در رفتار لرزه ای دیوارهای بنایی انجام شده است. به طور کلی مدل سازی اجزای محدود مصالح بنایی به دو روش ریزمدل سازی (میکرو) و درشت مدل سازی (ماکرو) انجام می شود. در این تحقیق به منظور بررسی دقیقتر رفتار این دیوارها از روش میکرو جهت مدلسازی استفاده شده است.

ایجاد ترک و رشد آن، در مسائل ژئوتکنیکی از اهمیت فراوانی برخوردار است. ناپیوستگی¬های موجود در مواد جامد می تواند ناشی از ناهمگون بودن آن و یا ناشی از شکنندگی مصالح آن باشد. با اعمال نیرو ترک¬های موجود در مواد جامد رشد می کنند که پیش¬بینی هندسه¬ی رشد ترک و نوع شکست کار دشواری است. ازآنجاکه مطالعه این مسائل در مقیاس آزمایشگاهی بسیار سخت و پرهزینه است، از مدل سازی عددی استفاده می شود. استفاده از روش اجزا محدود توسعه¬یافته و مدل ترک چسبنده یکی از روش های متداول مدل سازی مسائل ترک دار است. مدل سازی مکانیسم شکست با استفاده از مدل ترک چسبنده صورت می¬گیرد. این مدل از تکینگی تنش در نوک ترک که یک فرض غیرواقعی در مکانیک شکست الاستیک خطی است جلوگیری می¬کند. در این مدل فرض می¬شود که یک ناحیه چسبنده در نوک ترک در امتداد صفحه بالقوه گسترش ترک تشکیل می¬شود. در طول این ناحیه، توزیع نیروی چسبندگی به¬صورت تابعی از جداشدگی دو لبه ترک است. در این تحقیق مراحل مدل سازی عددی ترک چسبنده به تفصیل موردبررسی قرار می¬گیرد. برای بررسی درستی مدل ارائه شده مثالی تک فاز ارائه می¬گردد و نتایج آن با حل دقیق مقایسه می¬شود. در انتها آزمایش های صورت گرفته در مورد نمونه های خاکی مدل سازی شده و نتایج مقایسه می شوند.

چکیده ندارد.