 |
حفاری عمیق
معرفی
دو راه برای مدل‌سازی حفاری در COMSOL Multiphysics وجود دارد که هر دو شامل یک جاروی پارامتریک هستند. یکی از گزینه ها شامل برداشتن خاک در یک مرحله با استفاده از جارو کردن هندسه است. همانطور که خاک برداشته می شود، تکیه گاه آن نیز برداشته می شود و دیوار حائل را در معرض تنش های خاک از سمت حفاری نشده قرار می دهد. گزینه دیگر این است که با هندسه قبلاً حفاری شده شروع کنید و حذف خاک را با اصلاح یک بار مرزی شبیه سازی کنید. بار مرزی نیرویی را بر روی سمت بدون حفاری دیوار حائل اعمال می کند، که برابر با تنش های درجا در سمت حفاری، برای بخشی از دیوار که بالاتر از عمق گودبرداری مجازی است.
این نمونه حفاری عمیق از یک تمرین معیاری الهام گرفته شده است که توسط یک گروه کاری از انجمن آلمانی ژئوتکنیک ( مرجع 1 و مرجع 2 ) مشخص شده است. در مثال، یک حفاری 26 متری با استفاده از یک جارو پارامتریک مدل‌سازی شده است. با عمیق تر شدن حفاری، سه پایه با استفاده از تابع رمپ و عبارات بولی فعال می شوند. هنگامی که حفاری به عمق خود می رسد، تا زمانی که انحراف افقی دیواره بیش از حد مجاز باشد، پایه ها فعال می شوند.
شکل 1: ابعاد و شرایط مرزی برای مثال گودبرداری عمیق.
تعریف مدل
در این مثال از معیار دراکر-پراگر برای مطالعه پلاستیسیته خاک استفاده شده است و دیوار حائل از یک ماده الاستیک خطی ساخته شده است. پارامترهای مواد زیر استفاده می شود:
خاک، لایه بالایی
• | مدول یانگ E = 20 مگاپاسکال، نسبت پواسون ν = 0.3 ، و چگالی ρ = 1900 کیلوگرم بر متر مکعب . |
• | پیوستگی c = 0 Pa، و زاویه اصطکاک داخلی .  |
خاک، لایه زیرین
• | مدول یانگ E = 60 مگاپاسکال، نسبت پواسون ν = 0.3 ، و چگالی ρ = 1900 کیلوگرم بر متر مکعب . |
• | پیوستگی c = 0 Pa، و زاویه اصطکاک داخلی .  |
STRUTS
• | مدول یانگ E = 200 گیگا پاسکال، طول l = 30 متر و سطح مقطع A = 15 سانتی متر مربع . |
دیوار حائل
• | مدول یانگ E = 30 گیگا پاسکال، نسبت پواسون ν = 0.15 ، و چگالی ρ = 2400 کیلوگرم بر متر مکعب . |
محدودیت ها و بارها
• | لایه زیرین خاک توسط یک پایه سفت و سخت و کاملاً خشن پشتیبانی می شود. بنابراین، یک محدودیت ثابت در مرز افقی پایین اعمال کنید. |
• | به دلیل تقارن، فقط نیمه سمت راست دامنه را مدل کنید. از شرط مرزی تقارن در مرز عمودی سمت چپ استفاده کنید. |
• | با ویژگی External Stress تنش های درجا را اضافه کنید. توجه داشته باشید که تنش ناشی از گرانش فشاری است که در قرارداد استفاده شده در ماژول مکانیک سازه به معنی علامت منفی است. |
• | تنش های درجا تنش محلی قبل از حفاری را به حساب می آورند. می توانید مقدار متفاوتی را در جهت عمودی و افقی تعریف کنید. تنش افقی درجا، X_stress ، همچنین بر روی بار مرزی اعمال شده به دیوار حائل استفاده می شود. |
• | بار مرزی روی دیوار حائل به منظور شبیه سازی مراحل گودبرداری به تدریج اضافه می شود. در پایین حفاری، جابجایی اولیه صفر را تضمین می کند. این استراتژی از باز کردن حجم حفاری شده جلوگیری می کند و در نتیجه حافظه را ذخیره می کند. |
• | پایه هایی را اضافه کنید که می توانند با توجه به عمق حفاری با استفاده از عبارات بولی فعال و غیرفعال شوند. |
• | پایه ها پس از رسیدن به حداکثر انحراف افقی فعال می شوند. برای محدود کردن انحراف مجاز دیوار U_max به 25 میلی‌متر و برای تأمین نیروی محوری که پایه‌ها به دیوار وارد می‌کنند، از یک تابع سطح شیبدار استفاده کنید. |
• | مرزهای بین دیوار حائل و خاک با اپراتورهای اکستروژن مدل‌سازی می‌شوند. این اپراتورها جابجایی طبیعی بین دیوار حائل و خاک را محدود می کنند تا در تماس باقی بماند، در حالی که جابجایی مماسی بدون محدودیت است. |
• | سختی محوری پایه‌ها از سطح مقطع A ، طول l و مدول یانگ E ماده تخمین زده می‌شود. |
نتایج و بحث
همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است، به منظور بهبود همگرایی در مرز خاک-دیوار، یک شبکه نگاشت شده بر روی حوزه دیوار حائل اعمال کنید .
شکل 2: یک مش نگاشت شده روی دامنه دیوار حائل همگرایی بهتری را ارائه می دهد.
شکل 3 تغییر شکل خاک و انحراف دیوار را پس از حفاری 26 متر نشان می دهد. شکل 4 نشان می دهد که خواص مختلف دو لایه خاک بر تغییر شکل پلاستیک تأثیر می گذارد.
شکل 3: تغییر شکل خاک و دیوار حائل پس از خاکبرداری 26 متری خاک.
شکل 4: تغییر شکل پلاستیک پس از خاکبرداری 26 متری خاک.
پایه‌ها – در 4.8 متر، 9.3 متر و 14.35 متر زیر سطح اولیه قرار گرفته‌اند ( مراجعه 1 ) – به افزایش سفتی کلی دیوار حائل کمک می‌کنند. در شکل 5 ، حداکثر جابجایی مجاز 2.5 سانتی متر، جابجایی افقی دیوار حائل را محدود می کند.
شکل 5: انحراف دیوار به عنوان تابعی از عمق برای مراحل مختلف گودبرداری (خطوط رنگ).
با پیشروی کاوش، می توان استقرار منطقه کاوش نشده را مشاهده کرد. همانطور که انتظار می رود، نشست با پیشرفت حفاری افزایش می یابد و با فاصله تا دیوار حائل کاهش می یابد، به شکل 6 مراجعه کنید .
.
شکل 6: نشست سطحی به عنوان تابعی از فاصله از دیوار. خطوط رنگی متفاوت استقرار را برای مراحل مختلف حفاری (0 تا 26 متر) نشان می دهد.
منابع
1. HF Schweiger, Benchmarking in Geotechnic 1 . گزارش فنی CGG IR006 2002، موسسه مهندسی مکانیک خاک و پایه، دانشگاه فناوری گراتس، اتریش.
2. D. Potts و L. Zdravkovic، تحلیل المان محدود در مهندسی ژئوتکنیک ، انتشارات توماس تلفورد، 2001.
مسیر کتابخانه کاربردی: ژئومکانیک_ماژول/خاک/حفاری_عمیق
دستورالعمل های مدل سازی
از منوی File ، New را انتخاب کنید .
جدید
در پنجره جدید ، روی 
Model Wizard کلیک کنید .
Model Wizard کلیک کنید .مدل جادوگر
1 | در پنجره Model Wizard روی  2D کلیک کنید . |
2 | در درخت Select Physics ، Structural Mechanics>Solid Mechanics (جامد) را انتخاب کنید . |
3 | روی افزودن کلیک کنید . |
4 |  روی مطالعه کلیک کنید . |
5 | در درخت انتخاب مطالعه ، General Studies>Stationary را انتخاب کنید . |
6 |  روی Done کلیک کنید . |
تعاریف جهانی
پارامترهای 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Global Definitions روی Parameters 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای پارامترها ، بخش پارامترها را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام | اصطلاح | ارزش | شرح |
X_استرس | -24 [کیلو پاسکال] | -24000 Pa | استرس درجا، مولفه xx |
Y_استرس | -35 [کیلو پاسکال] | -35000 Pa | استرس درجا، مؤلفه yy |
Z_استرس | -24 [کیلو پاسکال] | -24000 Pa | استرس درجا، جزء zz |
n_struts | 40 | 40 | تعداد پایه ها |
E_struts | 2e5[MPa] | 2E11 Pa | مدول یانگ از پایه ها |
A_struts | 15[cm^2] | 0.0015 متر مربع | سطح مقطع پایه ها |
l_struts | 30[m] | 30 متر | طول پایه ها |
S_struts | n_struts*(E_struts*A_struts/l_struts) | 4E8 نیوتن بر متر | سفتی پایه ها |
U_max | 25[mm] | 0.025 متر | انحراف دیوار مجاز |
مرحله ی 1 | -4.8[m] | -4.8 متر | مرحله اول حفاری، پایه اول |
مرحله 2 | -9.3[m] | -9.3 متر | مرحله دوم حفاری، پایه دوم |
مرحله_3 | -14.35[m] | -14.35 متر | مرحله سوم حفاری، پایه سوم |
عمق | 0[m] | 0 متر | عمق گودبرداری (پارامتر) |
تنش‌های درجا با علامت منفی تنظیم می‌شوند تا مطابق با قرارداد مکانیک سازه باشند. این قرارداد تنش های منفی در فشار و مثبت در کشش را فرض می کند.
رمپ: نیروی Strut Force
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Functions کلیک کنید و Global>Ramp را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Ramp ، Ramp: Strut Force را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | در قسمت متن نام تابع ، strut_force را تایپ کنید . |
4 | قسمت Parameters را پیدا کنید . در قسمت متن مکان ، U_max را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن شیب ، S_struts را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن پایه ، 0[N] را تایپ کنید . |
7 | برای گسترش بخش Smoothing کلیک کنید . |
8 | تیک Size of Transition zone at start را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، 0.1[mm] را تایپ کنید . |
هندسه 1
هندسه را ایجاد کنید.
برای ساده کردن این مرحله، می توانید یک دنباله هندسی آماده شده را وارد کنید. در نوار ابزار Geometry ، روی Insert Sequence کلیک کنید . به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل deep_excavation.mph دوبار کلیک کنید . در نوار ابزار Geometry روی Build All کلیک کنید . سپس به دستور بعد از نمودار هندسی زیر ادامه دهید.
در غیر این صورت، دستورالعمل های زیر را برای ایجاد هندسه از ابتدا ادامه دهید:
مستطیل 1 (r1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Rectangle کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width عدد 90 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، 60 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن y ، -60 را تایپ کنید . |
6 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
مستطیل 2 (r2)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Rectangle کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width عدد 90 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، 20 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن y ، -20 را تایپ کنید . |
6 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
اتحادیه 1 (uni1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Booleans and Partitions کلیک کنید و Union را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Graphics کلیک کنید و سپس Ctrl+A را فشار دهید تا هر دو شی انتخاب شوند. |
3 | در پنجره تنظیمات برای Union ، روی  Build Selected کلیک کنید . |
مستطیل 3 (r3)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Rectangle کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width عدد 30 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، 30 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن y ، -30 را تایپ کنید . |
6 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
مستطیل 4 (r4)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Rectangle کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width ، 0.8 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، 30 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن x ، 30 را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن y ، -30 را تایپ کنید . |
7 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
تفاوت 1 (dif1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Booleans and Partitions کلیک کنید و Difference را انتخاب کنید . |
2 | فقط شی uni1 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای تفاوت ، بخش تفاوت را پیدا کنید . |
4 | زیربخش اشیاء را برای تفریق پیدا کنید . برای انتخاب دکمه ضامن  فعال کردن انتخاب کلیک کنید . |
5 | فقط اشیاء r3 و r4 را انتخاب کنید. |
6 | تیک Keep objects to subtract را انتخاب کنید . |
7 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
حذف نهادهای 1 (del1)
1 | در پنجره Model Builder ، روی Geometry 1 کلیک راست کرده و Delete Entities را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای حذف نهادها ، بخش Entities یا Objects to Delete را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، Object را انتخاب کنید . |
4 |  روی Clear Selection کلیک کنید . |
5 | فقط شی r3 را انتخاب کنید. |
6 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
بخش خط 1 (ls1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  More Primitives کلیک کنید و Line Segment را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای بخش خط ، بخش Starting Point را پیدا کنید . |
3 | از لیست Specify ، Coordinates را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Endpoint را پیدا کنید . از لیست Specify ، Coordinates را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Starting Point را پیدا کنید . در قسمت متن x ، 30 را تایپ کنید . |
6 | قسمت Endpoint را پیدا کنید . در قسمت متن x ، 30 را تایپ کنید . |
7 | قسمت Starting Point را پیدا کنید . در قسمت متن y ، Stage_1+1 را تایپ کنید . |
8 | قسمت Endpoint را پیدا کنید . در قسمت متن y ، Stage_1 را تایپ کنید . |
9 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
بخش خط 2 (ls2)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  More Primitives کلیک کنید و Line Segment را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای بخش خط ، بخش Starting Point را پیدا کنید . |
3 | از لیست Specify ، Coordinates را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Endpoint را پیدا کنید . از لیست Specify ، Coordinates را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Starting Point را پیدا کنید . در قسمت متن x ، 30 را تایپ کنید . |
6 | قسمت Endpoint را پیدا کنید . در قسمت متن x ، 30 را تایپ کنید . |
7 | قسمت Starting Point را پیدا کنید . در قسمت متن y ، Stage_2+1 را تایپ کنید . |
8 | قسمت Endpoint را پیدا کنید . در قسمت متن y ، Stage_2 را تایپ کنید . |
9 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
بخش خط 3 (ls3)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  More Primitives کلیک کنید و Line Segment را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای بخش خط ، بخش Starting Point را پیدا کنید . |
3 | از لیست Specify ، Coordinates را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Endpoint را پیدا کنید . از لیست Specify ، Coordinates را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Starting Point را پیدا کنید . در قسمت متن x ، 30 را تایپ کنید . |
6 | قسمت Endpoint را پیدا کنید . در قسمت متن x ، 30 را تایپ کنید . |
7 | قسمت Starting Point را پیدا کنید . در قسمت متن y ، Stage_3+1 را تایپ کنید . |
8 | قسمت Endpoint را پیدا کنید . در قسمت متن y ، Stage_3 را تایپ کنید . |
9 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
اتحادیه 2 (uni2)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Booleans and Partitions کلیک کنید و Union را انتخاب کنید . |
2 | فقط اشیاء ls1 ، ls2 ، ls3 و r4 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای Union ، روی  Build Selected کلیک کنید . |
فرم اتحادیه (فین)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Geometry 1 روی Form Union (fin) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات Form Union/Assembly ، بخش Form Union/Assembly را پیدا کنید . |
3 | از لیست Action ، Form an assembly را انتخاب کنید . |
4 | تیک Create Pairs را پاک کنید . |
5 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
تعاریف
دیافراگم دیواری
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، دیوار Diaphragm را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Input Entities را پیدا کنید . از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | فقط مرز 20 را انتخاب کنید. |
خاک دیوار
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، دیوار خاک را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Input Entities را پیدا کنید . از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | فقط مرزهای 5 و 6 را انتخاب کنید. |
اکستروژن عمومی 1 (genext1)
1 | در نوار ابزار Definitions ، روی  Nonlocal Couplings کلیک کنید و General Extrusion را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Settings for General Extrusion ، بخش Source Selection را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 |  روی Paste Selection کلیک کنید . |
5 | در کادر محاوره ای Paste Selection ، عدد 12 را در قسمت انتخاب متن تایپ کنید. |
6 | روی OK کلیک کنید . |
7 | در پنجره تنظیمات برای اکستروژن عمومی ، بخش منبع را پیدا کنید . |
8 | از فهرست فریم منبع ، مواد (X، Y، Z) را انتخاب کنید . |
9 | قسمت نقشه مقصد را پیدا کنید . در قسمت متن X-expression ، X را تایپ کنید . |
10 | در قسمت متن Y-expression ، Y را تایپ کنید . |
اکستروژن عمومی 2 (genext2)
1 | در نوار ابزار Definitions ، روی  Nonlocal Couplings کلیک کنید و General Extrusion را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Settings for General Extrusion ، بخش Source Selection را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | از لیست انتخاب ، دیافراگم دیواری را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Source را بیابید . از فهرست فریم منبع ، مواد (X، Y، Z) را انتخاب کنید . |
6 | قسمت نقشه مقصد را پیدا کنید . در قسمت متن X-expression ، X را تایپ کنید . |
7 | در قسمت متن Y-expression ، Y را تایپ کنید . |
مکانیک جامدات (جامدات)
مواد الاستیک خطی 1
در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)> Solid Mechanics (solid) روی Linear Elastic Material 1 کلیک کنید .
پلاستیک خاک 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Attributes کلیک کنید و Plasticity خاک را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Settings for Soil Plasticity ، بخش Soil Plasticity را پیدا کنید . |
3 | تیک گزینه Match to Mohr-Coulomb را انتخاب کنید . |
4 | فقط دامنه های 1 و 2 را انتخاب کنید. |
مواد الاستیک خطی 1
در پنجره Model Builder ، روی Linear Elastic Material 1 کلیک کنید .
استرس خارجی 1
1 | در نوار ابزار فیزیک ، روی  ویژگی ها کلیک کنید و استرس خارجی را انتخاب کنید . |
2 | فقط دامنه های 1 و 2 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای استرس خارجی ، بخش استرس خارجی را پیدا کنید . |
4 | از لیست ورودی استرس ، استرس درجا را انتخاب کنید . |
5 | از لیست، مورب را انتخاب کنید . |
6 | در جدول σ ins تنظیمات زیر را وارد کنید: |
X_استرس | 0 | 0 |
0 | Y_استرس | 0 |
0 | 0 | Z_استرس |
تقارن 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Symmetry را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 1 را انتخاب کنید. |
محدودیت ثابت 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Fixed Constraint را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 2 را انتخاب کنید. |
غلتک 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Roller را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 9 و 10 را انتخاب کنید. |
جابجایی تجویز شده 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Prescribed Displacement را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 4 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای جابجایی تجویز شده ، بخش جابجایی تجویز شده را پیدا کنید . |
4 | کادر بررسی تجویز شده در جهت y را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متنی u 0 y ، genext1(v) را تایپ کنید . |
جابجایی تجویز شده 2
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Prescribed Displacement را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جابجایی تجویز شده ، بخش انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، خاک دیوار را انتخاب کنید . |
4 | بخش جابجایی تجویز شده را پیدا کنید . تیک Prescribed in x direction را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متنی u 0 x ، genext2(u) را تایپ کنید . |
بار مرزی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Boundary Load را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 20 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای بار مرزی ، بخش Force را پیدا کنید . |
4 | بردار F A را به صورت مشخص کنید |
X_stress*(y>عمق) | ایکس |
0 | y |
بار مرزی: بند 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Boundary Load را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای بار مرزی ، بار مرزی: Strut 1 را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | فقط مرز 17 را انتخاب کنید. |
4 | قسمت Force را پیدا کنید . از لیست نوع بار ، نیروی کل را انتخاب کنید . |
5 | بردار F tot را به صورت مشخص کنید |
strut_force(abs(u))*(عمق<مرحله_1) | ایکس |
0 | y |
بار مرزی: Strut 2
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Boundary Load را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای بار مرزی ، بار مرزی: Strut 2 را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | فقط مرز 15 را انتخاب کنید. |
4 | قسمت Force را پیدا کنید . از لیست نوع بار ، نیروی کل را انتخاب کنید . |
5 | بردار F tot را به صورت مشخص کنید |
strut_force(abs(u))*(عمق<مرحله_2) | ایکس |
0 | y |
بار مرزی: Strut 3
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Boundary Load را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای بار مرزی ، بار مرزی: Strut 3 را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | فقط مرز 13 را انتخاب کنید. |
4 | قسمت Force را پیدا کنید . از لیست نوع بار ، نیروی کل را انتخاب کنید . |
5 | بردار F tot را به صورت مشخص کنید |
strut_force(abs(u))*(عمق<مرحله_3) | ایکس |
0 | y |
مواد
خاک، لایه بالایی
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Materials راست کلیک کرده و Blank Material را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مواد ، خاک، لایه بالایی را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . از لیست انتخاب ، دستی را انتخاب کنید . |
4 |  روی Clear Selection کلیک کنید . |
5 | فقط دامنه 2 را انتخاب کنید. |
6 | قسمت محتوای مواد را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
ویژگی | متغیر | ارزش | واحد | گروه اموال |
مدول یانگ | E | 20[MPa] | پا | مدول یانگ و نسبت پواسون |
نسبت پواسون | نه | 0.3 | 1 | مدول یانگ و نسبت پواسون |
تراکم | rho | 1900 | کیلوگرم بر متر مکعب | پایه ای |
انسجام | انسجام | 0 | پا | موهر کولن |
زاویه اصطکاک داخلی | داخلی | 35 [درجه] | راد | موهر کولن |
خاک، لایه زیرین
1 | روی Materials کلیک راست کرده و Blank Material را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مواد ، خاک، لایه پایینی را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | فقط دامنه 1 را انتخاب کنید. |
4 | قسمت محتوای مواد را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
ویژگی | متغیر | ارزش | واحد | گروه اموال |
مدول یانگ | E | 60[MPa] | پا | مدول یانگ و نسبت پواسون |
نسبت پواسون | نه | 0.3 | 1 | مدول یانگ و نسبت پواسون |
تراکم | rho | 1900 | کیلوگرم بر متر مکعب | پایه ای |
انسجام | انسجام | 0 | پا | موهر کولن |
زاویه اصطکاک داخلی | داخلی | 35 [درجه] | راد | موهر کولن |
دیوار حائل
1 | روی Materials کلیک راست کرده و Blank Material را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مواد ، Retaining Wall را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | فقط دامنه 3 را انتخاب کنید. |
4 | قسمت محتوای مواد را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
ویژگی | متغیر | ارزش | واحد | گروه اموال |
مدول یانگ | E | 30 [GPa] | پا | مدول یانگ و نسبت پواسون |
نسبت پواسون | نه | 0.15 | 1 | مدول یانگ و نسبت پواسون |
تراکم | rho | 2400 | کیلوگرم بر متر مکعب | پایه ای |
مش 1
نقشه برداری 1
1 | در نوار ابزار Mesh ، روی  Mapped کلیک کنید . |
در داخل دیوار از مش نقشه برداری شده استفاده کنید.
2 | در پنجره تنظیمات برای Mapped ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، دامنه را انتخاب کنید . |
4 | فقط دامنه 3 را انتخاب کنید. |
توزیع 1
1 | روی Mapped 1 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای توزیع ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، دیافراگم دیواری را انتخاب کنید . |
4 | بخش توزیع را پیدا کنید . در قسمت متنی Number of Elements عدد 60 را تایپ کنید . |
توزیع 2
1 | در پنجره Model Builder ، روی Mapped 1 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای توزیع ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 |  روی Paste Selection کلیک کنید . |
4 | در کادر محاوره ای Paste Selection ، عدد 12 را در قسمت انتخاب متن تایپ کنید. |
5 | روی OK کلیک کنید . |
6 | در پنجره تنظیمات برای توزیع ، بخش توزیع را پیدا کنید . |
7 | در فیلد متنی Number of element ، 2 را تایپ کنید . |
مثلثی رایگان 1
در نوار ابزار Mesh ، روی Free Triangular کلیک کنید .
Free Triangular کلیک کنید .سایز 1
1 | روی Free Triangular 1 کلیک راست کرده و Size را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای اندازه ، قسمت اندازه عنصر را پیدا کنید . |
3 | از لیست Predefined ، Finer را انتخاب کنید . |
توزیع 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Free Triangular 1 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 6 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای توزیع ، بخش توزیع را پیدا کنید . |
4 | در قسمت متنی Number of Elements عدد 40 را تایپ کنید . |
توزیع 2
1 | روی Free Triangular 1 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 5 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای توزیع ، بخش توزیع را پیدا کنید . |
4 | در قسمت متنی Number of Elements عدد 20 را تایپ کنید . |
توزیع 3
1 | روی Free Triangular 1 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 4 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای توزیع ، بخش توزیع را پیدا کنید . |
4 | در فیلد متنی Number of element ، 3 را تایپ کنید . |
5 |  روی ساخت همه کلیک کنید . |
6 | روی دکمه Zoom Box در نوار ابزار Graphics کلیک کنید و سپس با استفاده از ماوس روی ناحیه تماسی که توری متراکم‌تر است، بزرگ‌نمایی کنید. |
مش باید مانند شکل 2 باشد .
مطالعه 1
مرحله 1: ثابت
یک جاروی ادامه کمکی برای پارامتر Depth تنظیم کنید .
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش مطالعه 1 ، روی Step 1: Stationary کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Stationary ، برای گسترش بخش Study Extensions کلیک کنید . |
3 | کادر بررسی جارو کمکی را انتخاب کنید . |
4 |  روی افزودن کلیک کنید . |
5 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام پارامتر | لیست مقادیر پارامتر | واحد پارامتر |
عمق (عمق حفاری (پارامتر)) | محدوده (0،-2،-26) | متر |
راه حل 1 (sol1)
1 | در نوار ابزار مطالعه ، روی  Show Default Solver کلیک کنید . |
2 | در پنجره Model Builder ، گره Solution 1 (sol1) را گسترش دهید . |
3 | در پنجره Model Builder ، گره Study 1>Solver Configurations>Solution 1 (sol1)>Stationary Solver 1 را گسترش دهید ، سپس روی Parametric 1 کلیک کنید . |
4 | در پنجره تنظیمات برای پارامتر ، برای گسترش بخش ادامه کلیک کنید . |
5 | از لیست Predictor ، Constant را انتخاب کنید . |
اندازه گام را به 0.5 محدود کنید تا توسعه ناحیه پلاستیکی را بهتر به تصویر بکشید.
6 | تیک گزینه Tuning of step size را انتخاب کنید . |
7 | در قسمت متنی Initial step size ، 0.5 را تایپ کنید . |
8 | در قسمت متن حداکثر اندازه گام ، 0.5 را تایپ کنید . |
راه حل 1 (sol1)
1 | در پنجره Model Builder ، گره Study 1> Solver Configurations> Solution 1 (sol1)> Dependent Variables 1 را گسترش دهید ، سپس روی فیلد Displacement (comp1.u) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای فیلد ، بخش Scaling را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن مقیاس ، 1e-2 را تایپ کنید . |
4 | در نوار ابزار مطالعه ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
5 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Predefined Plot کلیک کنید . |
طرح از پیش تعریف شده را اضافه کنید
1 | به پنجره Add Predefined Plot بروید . |
2 | در درخت، مطالعه 1/راه حل 1 (sol1)>Solid Mechanics>Equivalent Plastic Strain (جامد) را انتخاب کنید . |
3 | روی Add Plot در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
4 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Predefined Plot کلیک کنید . |
نتایج
جابه جایی
نمودار پیش فرض فشار فون میزس را برای آخرین مقدار پارامتر ادامه نشان می دهد. این گروه نمودار را تغییر دهید و نام آن را تغییر دهید تا جابجایی نمایش داده شود.
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Results روی Stress (solid) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح دوبعدی ، Displacement را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
سطح 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Displacement را گسترش دهید ، سپس روی Surface 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expression کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Solid Mechanics>Displacement>solid.disp – Displacement magnitude – m را انتخاب کنید . |
3 | قسمت Expression را پیدا کنید . از لیست واحد ، mm را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید .  روی تغییر جدول رنگ کلیک کنید . |
5 | در کادر محاوره ای Color Table ، Aurora>Twilight را در درخت انتخاب کنید. |
6 | روی OK کلیک کنید . |
7 | در نوار ابزار Displacement ، روی  Plot کلیک کنید . |
8 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
منطقه پلاستیک
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results روی Equivalent Plastic Strain (solid) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح دو بعدی ، منطقه پلاستیکی را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
سطح 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Plastic Region را گسترش دهید ، سپس روی Surface 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | در قسمت Expression text solid.epe>0 را تایپ کنید . |
4 | در نوار ابزار Plastic Region ، روی  Plot کلیک کنید . |
انحراف دیوار
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، Wall Delection را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | برای گسترش بخش عنوان کلیک کنید . از لیست نوع عنوان ، دستی را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن عنوان ، انحراف دیوار (mm) را تایپ کنید . |
5 | قسمت Plot Settings را پیدا کنید . |
6 | چک باکس x-axis label را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، جابجایی افقی (mm) را تایپ کنید . |
7 | کادر بررسی برچسب محور y را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، Depth(m) را تایپ کنید . |
8 | قسمت Legend را پیدا کنید . از لیست موقعیت ، پایین سمت چپ را انتخاب کنید . |
نمودار خطی 1
1 | روی Wall Delection کلیک راست کرده و Line Graph را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار خط ، بخش Selection را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، دیافراگم دیواری را انتخاب کنید . |
4 | قسمت y-Axis Data را پیدا کنید . در قسمت متن Expression ، y را تایپ کنید . |
5 | قسمت x-Axis Data را پیدا کنید . از لیست Parameter ، Expression را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت Expression text، u را تایپ کنید . |
7 | از لیست واحد ، mm را انتخاب کنید . |
8 | برای گسترش بخش Legends کلیک کنید . تیک Show legends را انتخاب کنید . |
9 | زیربخش پیشوند و پسوند را پیدا کنید . در قسمت متن پیشوند ، Depth= را تایپ کنید . |
10 | در نوار ابزار Wall Delection ، روی  Plot کلیک کنید . |
ته نشینی سطحی
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Settings for 1D Plot Group ، Surface Settlement را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت عنوان را پیدا کنید . از لیست نوع عنوان ، دستی را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن عنوان ، Surface setup را تایپ کنید . |
5 | قسمت Plot Settings را پیدا کنید . |
6 | چک باکس x-axis label را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، فاصله از دیافراگم (m) را تایپ کنید . |
7 | کادر بررسی برچسب محور y را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، جابجایی عمودی (mm) را تایپ کنید . |
8 | قسمت Legend را پیدا کنید . از لیست موقعیت ، پایین سمت راست را انتخاب کنید . |
نمودار خطی 1
1 | روی Surface Settlement کلیک راست کرده و Line Graph را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 8 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای نمودار خط ، بخش y-Axis Data را پیدا کنید . |
4 | در قسمت Expression text، v را تایپ کنید . |
5 | از لیست واحد ، mm را انتخاب کنید . |
6 | قسمت Legends را پیدا کنید . تیک Show legends را انتخاب کنید . |
7 | زیربخش پیشوند و پسوند را پیدا کنید . در قسمت متن پیشوند ، Depth= را تایپ کنید . |
8 | در نوار ابزار Surface Settlement ، روی  Plot کلیک کنید . |
یک نمودار اکسترود شده از جابجایی ایجاد کنید.
اکستروژن 2 بعدی 1
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی  More Datasets کلیک کنید و Extrusion 2D را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات Extrusion 2D ، بخش Extrusion را پیدا کنید . |
3 | در قسمت حداکثر متن z ، 80 را تایپ کنید . |
جابجایی سه بعدی
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی  3D Plot Group کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح سه بعدی ، Displacement 3D را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
سطح 1
1 | در نوار ابزار Displacement 3D ، روی  Surface کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | از لیست واحد ، mm را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید .  روی تغییر جدول رنگ کلیک کنید . |
5 | در کادر محاوره ای Color Table ، Aurora>Twilight را در درخت انتخاب کنید. |
6 | روی OK کلیک کنید . |
تغییر شکل 1
در نوار ابزار Displacement 3D ، روی تغییر شکل کلیک کنید .
تغییر شکل کلیک کنید .جابجایی سه بعدی
از ماوس برای تکرار نمای تصویر زیر استفاده کنید.
