۳-۴-۳-۱ معرفی برنامۀ SIGMA/W
برنامه SIGMA یک محصول نرم افزاری از نوع المان محدود می­باشد که برای تحلیل تنش و تغییر شکل سازه­های خاکی استفاده می­ شود. این برنامه دارای فرمول­بندی جامعی می­باشد که مسائل ساده و هم پیچیده را تحلیل می­ کند. به عنوان مثال می­توان تحلیل ساده تغییر شکل الاستیک و یا تحلیل پیچیده از نوع تنش موثر الاستوپلاستیک غیرخطی را با این برنامه انجام داد. هنگامی­که این برنامه با برنامه SEEP (دیگر محصول نرم افزار GEO SLOPE ) ترکیب شود، در این حالت می­توان ایجاد و استهلاک فشار آب منفذی در ساختمان خاک به هنگام اعمال بارهای خارجی مدل نمود. برنامه SIGMA در تحلیل و طراحی پروژه­ های مهندسی ژئوتکنیک، عمران و معدن کاربرد دارد]۳۸[.
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

۳-۴-۳-۲ کاربرد برنامۀ SIGMA/W
انواع مختلفی از روابط تنش-کرنش که محدوده آن از مدل الاستیک خطی ساده تا مدل الاستوپلاستیک غیر خطی می­باشد، در این برنامه می تواند مورد استفاده قرار گیرد. بارهای خارجی می­توانند در صفحه مدل حذف و یا اعمال شوند. برنامه SIGMA می ­تواند برای محاسبه تغییرات فشار آب منفذی حاصل از تغییرات تنش مورد استفاده قرار گیرد. بیشترین کاربرد معمول برنامه SIGMA محاسبه تغییر شکل­های حاصل از خاکریزی یا خاکبرداری مانند پی­ها، خاکریزها، حفاری­ها و تونل­ها می­باشد]۳۸[.
۳-۴-۳-۳ امکانات و قابلیت ­های برنامۀ SIGMA/W
پیش طرح رسم مسأله ، متن ورود عکس
پیش طرح رسم مسأله و خصوصیات متن کمک زیادی به تعریف مدل و فراهم کردن خروجی نتایج می­ کند. رسم مسأله مانند رسم خطوط، دوایر و کمان­ها برای پیش طرح حوزه مسأله قبل از تعریف مش المان محدود آن­ها مفید می­باشند. متن نقشه برای نمایش اطلاعاتی مثل نام مصالح و خصوصیات آن­ها به کار می­رود. خصوصیات متن دینامیکی بدین صورت است که متن اطلاعات پروژه را با تغییر در اطلاعات پروژه به طور خودکار تغییر می­دهد. شرایط مرزی می­توانند با کمک موس، به نقاط و لبه­ها اختصاص یابند]۳۷[.
محاسبۀ نتایج
بعد از تعریف مسأله، تحلیل توسط برنامه انجام می­ شود. تحلیل غیر­خطی به یک روند تکرار نیاز دارد که به حل مورد نظر هم­گرا شود. برای کنترل روند پیشرفت هم­گرایی می­توان از نمودار هم­گرایی کمک گرفت. به عنوان مثال در شکل (۳-۱) روند هم­گرایی تغییر مکان با فرایند تکرار نشان داده شده است.
شکل ۳-۱ :روند هم­گرایی تغییرمکان ها با تکرار تحلیل
مشاهده نتایج
بعد از تعریف مسأله و تحلیل آن می­توان نتایج را به صورت گرافیکی مشاهده نمود. در شکل (۳-۲) نمونه ­ای از نتایج تغییرمکان گره­ها را به صورت گرافیکی ارائه شده است:
شکل ۳-۲ :نمونه ای از نتایج گرافیکی تغییرمکان گره
فرمان Placing Fill
برای تخمین واقع­بینانه از تغییر مکان­های ایجاد شده در زمان ساخت خاکریز، تحلیل غیر خطی لازم می­باشد ولی تحلیل الاستیک خطی ساده تغییر مکان­ها را به طور قابل توجهی دست پایین تخمین می­زند. مدل­های Cam-Clay، Modified Cam-Clay بهترین گزینه برای خاک­هایی که به­ طور ناچیز پیش تحکیم یافته­اند می­باشد و برای خاک­های فوق پیش تحکیم یافته کاربرد ندارد.]۳۸[.
به طور خلاصه برای انتخاب مدل خاکی که با شرایط خاک و تحلیل مسأله سازگار باشد قضاوت­های مهندسی لازم است. در مدل Insitu ، فقط از مدل رفتاری الاستیک خطی می­توان استفاده نمود و ضریب k0 (فشار خاک در شرایط سکون) نیز باید تعریف شود و این مدل به مراحل زمانی نیازی ندارد. مزیت تحلیل تحکیم غیر وابسته این است که دو مقدار فشار آب منفذی در ابتدا و پایان تحکیم برای برنامه تعریف می شود. در سیستم آحاد متریک، واحد زمان ،ثانیه و در سیستم آحاد انگلیسی، واحد زمان ساعت است که این واحد با تعریف نفوذپذیری به صورت می تواند به صورت روز نیز تعیین شود. در تحلیل به روش تنش کل در مدل الاستیک خطی فقط پارامترهای مدول سختی E و نسبت پواسون مورد استفاده قرار می­گیرند]۳۹[.
قبل از اجرای فرمان SOLVE داده ­های ورودی مسئله می­بایست کنترل و تأیید شوند تا اطمینان حاصل گردد که داده ­ها به طور صحیح معرفی شده ­اند و هیچ خطایی ظاهر نمی­ شود. برای حل معادلات المان محدود، ترتیب شماره نقاط در جهت افقی یا قائم دارای اهمیت می­باشند و شکل آنها نیز به ترتیب از شماره ۱ شروع می­گردد. اختلاف کم در شمارۀ نقاط هر المان کمک زیادی برای به حداقل رساندن حافظه مورد نیاز پردازشگر SOLVE می­ کند. هرچند برنامۀ SIGMA هر زمان که المان­های گروهی توسط کاربر ایجاد می شوند، شمارۀ نقاط و المان­ها را به طور خودکار مرتب می­ کند، اما وقتی که المان­های تکی با بهره گرفتن از فرمان رسم المان تکی ایجاد می شوند و یا وقتی که نقاط و المان­ها با بهره گرفتن از فرمان­های KeyIn Node یا Element KeyIn به مسئله اضافه می­شوند، مش­ها مرتب نمی­شوند. فرمان رسم المان­های نامحدود نیز در صورت لزوم، نقاط کمکی را به المان­های نا محدود اضافه می­ کند. این نقاط نیز زمانی که اضافه می­شوند مرتب نیستند]۳۷[.
وقتی­که در مسئله از مصالح با رفتار الاستیک خطی استفاده می­ شود تعداد مراحل تکرار به طور خودکار عدد یک انتخاب می­ شود. تعداد تکرار مراحل زمانی در مصالح با رفتار الاستیک غیر خطی یا الاستوپلاستیک می­بایست تعیین شوند. پس از انجام تکرار و رسیدن به معیار هم­گرایی، محاسبات متوقف خواهد شد. معیار هم­گرایی جابجایی وقتی ارضاء می­ شود که درصد تغییر در (متوسط جابجایی) Disp Norm از یک تکرار به تکرار بعدی کمتر از میزان درصد خطای مجاز هم­گرایی گردد. پس از انجام تکرار و رسیدن به معیار هم­گرایی، محاسبات متوقف خواهد شد. معیار هم­گرایی جا به ­جایی وقتی ارضاء می­ شود که درصد تغییر در (متوسط جابجایی) Disp Norm از یک تکرار به تکرار بعدی کمتر از میزان درصد خطای مجاز هم­گرایی گردد. برنامه SIGMA تنها پارامترهایی که برای نقاط محاسبه می­ کند، اطلاعات و نیروی مرزی نقاط می­باشند. با انتخاب دکمه Node Information و سپس انتخاب گرۀ مورد نظر اطلاعات آن گره را می­توان مشاهده نمود]۳۸[.
انواع شرایط مرزی گره :
الف- None- خنثی
ب-x-Disp – تغییر مکان در جهت x
y-Disp – تغییر مکان در جهت y
ج- x-Force – نیرو در جهت x
y- Force – نیرو در جهت y
د- x-Spring – مقاومت فنر در جهت x
y-Spring – مقاومت فنر در جهت y
-گزینه X-Action : برای تعیین مقدار تغییر مکان، مقدار نیرو یا مقاومت فنر برای گره مرزی در جهت x استفاده می­ شود. اگر تابع مرزی (Fn#) در جهت x برای یک گره معرفی شود بنابراین مقدار X-Action در محاسبات در نظر گرفته نمی­ شود]۳۸[.
-گزینه Fixed Rotation : این فرمان برای ثابت نگه داشتن چرخش گره در المان سازه­ای استفاده می­ شود. اگر هیچ گره­ای در طول لبۀ المان سازه­ای تعریف نشود این گزینه غیرفعال خواهد بود. شرایط مرزی نقاط با بهره گرفتن از فرمان Draw Node Boundray Condition تعریف می شود. اگر تابع مرزی x یا y تعریف شوند پردازشگر Slove مقدارx-y Actio را از تابع مرزی محاسبه می­ کند و مقدار x-y Actionتعیین شده در قسمت DEFINE را به کار نمی­گیرد ولی اگر تابع مرزی X-Y معرفی نشود بنابراین پردازشگر SOLVE از مقدارx-y Action تعیین شده (مربوط به گره­ها و لبه­ها) استفاده می­ کند. شرایط مرزی فشار را نمی­ توان برای گره­ها تعریف کرد بلکه می­بایست آنها را در لبۀ المان با بهره گرفتن از فرمان Draw Edge B.C تعریف نمود]۳۹[.
انواع فشار مرزی که به لبۀ المان اختصاص می­یابند:
الف-گزینۀ None : بدون فشار مرزی
ب-گزینه Normal/Tan Stress : عملکرد اول (x) تنش در جهت x را مشخص می­ کند و عملکرد دوم (y) تنش در جهت y را مشخص می­ کند.
ج-گزینۀ x-y Stress : عملکرد اول (x ) تنش در جهت x را مشخص می­ کند و عملکرد دوم y تنش در جهت y را مشخص می­ کند.
د-گزینۀ Fluid Pressure : عملکرد اول ارتفاع سیال را مشخص می­ کند و عملکرد دوم وزن خود سیال را مشخص می­ کند.
در جعبه اصلاح اول و دوم مربوط به Action مقدار مربوط به نوع مرز و در قسمت Fn# شمارۀ تابع آن تعریف می­ شود که در جعبه اصلاح دوم اگر گزینۀ فشار سیال (Fluid Pressure) انتخاب شود وزن مخصوص سیال به صورت تابع تعریف نمی­ شود. شرایط مرزی لبۀ می ­تواند با فرمان Draw Boundray Condition نیز تعریف شود. پردازشگر solve با کمک انتگرال­گیری عددی هر کدام از شرایط مرزی تعریف شده برای لبه را به نیروهای گره­ای در نقاط تعریف شده روی لبه تبدیل می­ کند. هر قسمتی از نقشه که با فرمان View Preference دیده نشود، در تعریف مسئله باقی خواهد ماند ولی نمایش داده نمی­ شود]۳۸[.
انواع تحلیل تنش
تحلیل بار/تغییر شکل: یک تحلیل تنش و تغییر شکل عمومی است که به کمک آن کاربر می ­تواند شرایط مرزی را تعریف کند. اگر گزینۀ Adjust Fill to Design Elevation علامت زده شود، بعد از هر مرحلۀ زمانی، برنامۀ SIGMA سطح فوقانی هر کدام از المان­های خاکریزی شده را با موقعیت جدید تنظیم و هماهنگ می­ کند و به ارتفاع اصلی طراحی بر می­گرداند. به این معنی که زمانی که خاکریز مستقر گردید موقعیت خاکریز با لایه­ های قبلی پیوسته و دائمی می­ شود تا اینکه به ارتفاع تعیین شده برسد.
- تحلیل Insitu 1 (درجای۱) برای برقراری شرایط تنش اولیه درجا که توسط وزن خود خاک ایجاد می شود، استفاده می­گردد.
- تحلیل Insitu 1 (درجای۲) شرایط تنش اولیه درجا را با بهره گرفتن از وزن غوطه­وری خاک برقرار می­ کند. شرایط فشار آب حفره­ای اولیه را می­توان با فرمان Initial Water Table و یا از فایل PWP و یا فایل هد آب انتخاب شده به­دست آورد.
- تحلیل Consolidation در برنامۀ SEEP برای ادغام کامل حل مسئله در برنامه ­های SIGMA و SEEP می­باشد. برای این تحلیل لازم است که از نسخه­های یکسان برنامه ­های SEEP و SIGMA استفاده شود]۳۹[. (شکل ۳- ۳).
شکل ۳-۳ : جعبه تنظیمات انواع آنالیز ها (Type Analaysis Setting )
خصوصیات مدل­های مصالح
برنامه SIGMAبرای مدل­های مختلفی از خاک الاستیک و الاستوپلاستیک طراحی شده است.
در زیر مدل­های رفتاری خاک موجود در برنامه در اشکال (۳-۴) تا (۳-۹) آورده شده است]۳۷[:
شکل ۳-۴ : نمودار تنش-کرنش مدل مصالح از نوع الاستیک خطی]۳۷[
شکل ۳-۵ : نمودار تنش-کرنش مدل مصالح از نوع الاستیک خطی و الاستیک خطی غیر همسان]۳۷[
شکل ۳-۶ : نمودار تنش-کرنش مدل مصالح از نوع الاستیک غیرخطی ( مدل هذلولی دانکن و چانگ)]۳۷[
شکل ۳-۷ : نمودار تنش-کرنش از مدل مصالح از نوع الاستو پلاستیک]۳۷[
شکل ۳-۸ : نمودار تنش-کرنش از مدل مصالح از نوع نرم شوندگی کرنش]۳۷[

موضوعات: بدون موضوع  لینک ثابت


فرم در حال بارگذاری ...