یکی از روشهای عددی مرسوم برای مدلسازی عددی مسائل ژئوتکنیکی، روش المان مجزا (DEM: Discrete Element Method) است. این روش برای مدلسازی رفتار مصالحی که از تعداد زیادی جزء کوچک (Particles) که باهم اندرکنش دارند، تشکیل شده‌اند، مناسبست. روش اولیه وارد شده در آباکوس به‌گونه‌ایست که هر المان به‌کمک یک گره مشخص شده و هر گره نیز در محاسبات نماینده یک جزء کرویست. در محاسبات، شکل‌پذیری گوی کروی مذکور، مورد نظر نبوده و تغییر شکل توده به کمک خصوصیات اختصاص یافته به اندرکنش گوی‌ها، ایجاد می‌شود. همانگونه که در شکل زیر نشان داده‌شده، اندرکنش میان گوی‌ها به کمک فنر و میراگر قابل مدلسازی بوده که ضرایب آن با رابطه هرتز (Hertz) محاسبه می‌شود. ملاحظه می‌شود که در روش DEM به‌کار رفته در آباکوس، لزومی به هم‌اندازه‌بودن اجزای کروی نبوده و لذا مدلسازی یک قطعه متشکل از اجزای با قطرهای مختلف، قابل مدلسازیست. درآباکوس از DEM، می‌توان در ترکیب با قطعه ساخته شده با FEM بهره‌برد. به‌عبارت دیگر می‌توان بخشی از یک قطعه بزرگ را که مطالعه رفتار دانه‌های آن مدنظر است به‌صورت المان‌های مجزا مدل کرده و باقی قسمت‌ها را با اجزای محدود لاگرانژی مدلسازی نمود.dem

 

یکی از مزیت‌های روش اجزاء محدود آنست که اجزای کروی در مدت آنالیز می‌توانند جابجا شده و در هر زمان با یک جزء دیگر درتماس باشند. چنین خاصیتی برای مدلسازی تغییرشکل‌های بسیار بزرگ محیط‌های دانه‌ای مطلوبست چراکه در تغییرشکل‌های بزرگ، جابجایی بزرگ دانه‌ها در مدل و ایجاد و قطع تماس یک جزء با اجزای دیگر، به‌صورت مکرر اتفاق میافتد. اختلاط اجزای تشکیل‌دهنده بتن در درون درام تراک میکسر (Drum of Truck Mixer) نمونه‌ای از تغییرمکانهای بسیار بزرگ برای اجزای مدل است. در ادامه نتایج حاصل از مدلسازی بارگذاری سریع نواری، بر روی یک دیواره سنگریزه‌ای که از مخلوط قلوه‌سنگی با دانه‌بندی یکنواخت با درصد کمی ریزدانه، تشکیل شده‌است، مورد بحث قرار می‌گیرد. در شکل زیر، هندسه مورد نظر ملاحظه می‌شود.

1

قلوه‌سنگ‌ها با اجزای کروی به‌قطر ده سانتی‌متر در یک چیدمان سست با نسبت تخلخل 90%، توده را تشکیل داده‌اند. بار وارده بعرض یک متر بوده که گوشه‌آن از تاج دیواره، یک‌ونیم متر فاصله دارد. در اثر اعمال سریع بار، لرزش ایجاد شده در ابتدا ساختار سست دانه‌ها را از بین‌برده و سپس منجر به گسیختگی فعال دیواره شده‌است. همانگونه که در انیمیشن زیر نشان داده‌شده، آباکوس بخوبی توانسته با استفاده از روش المانمجزا، مراحل مذکور را شبیه‌سازی کند.

نویسنده: رضا شهبازی

برای آگاهی از سرفصل های دوره لطفا فایل PDF سرفصل ها را مطالعه بفرمایید.

هیئت علمی عمران پارسیان

با اعضای هیئت علمی آموزشگاه عمران پارسیان آشنا شوید

برنامه کلاس های عمران پارسیان!

از برنامه تشکیل کلاس های عمران پارسیان مطلع شوید

همرسانی کنید:

دیدگاهتان را بنویسید