حل معادلات کوپله ی حاکم بررفتار محیط های دوفازی با استفاده از روش اجزاء محدود

مواد دو فازی مانند محیط های متخلخل آب – خاک، موادی هستند که برای درک صحیح رفتار آنها تحت بارگذاری های مختلف بایستی اثرات فازهای مختلف بر هم در نظر گرفته شود. در مخلوط آب – خاک زمانی که نفوذپذیری زیاد بوده و جریان آزاد برای سیال فراهم است، یا در مواقعی که هیچگونه نفوذپذیری وجود ندارد، می توان محیط را بصورت تک فازی در نظر گرفت. اما در مواردی که نفوذپذیری در حد میانه قرار دارد، در حین ایجاد جریان، بین آب و خاک اندرکنش وجود خواهد داشت. به همین دلیل معادلات دیفرانسیل حاکم بر رفتار محیط های متخلخل اشباع بصورت همزمان حل می شوند. در این پایان نامه انواع فرمول بندیهای معادلات حاکم بر رفتار این محیط ها ارائه شده و گسسته سازی آن ها در قالب روش اجزاء محدود بیان گردیده است. اعتبار هر تحلیل غیر خطی در بررسی مسائل مربوط به مکانیک خاک، بشدت وابسته به معادله ی بنیادی بکار گرفته شده برای خاک مورد مطالعه است. با توجه به اینکه خاک ماده ای دانه ای است، در همان ابتدای بارگذاری وارد ناحیه ی غیر خطی می شود، و به همین علت معادلات بنیادی که تنها رفتار خاک را در حالت الاستیک در نظر می گیرند، توانایی مدلسازی رفتار صحیح خاک را ندارند. به همین علت در بررسی رفتار خاک از مدل های دیگر با توانایی های بیشتر استفاده می شود، که از آن میان می توان به مدل های الاستو – پلاستیک اشاره نمود. بنابراین در تحقیق حاضر برای بیان رفتار صحیح خاک از مدل الاستو – پلاستیک چند سطحی با سطوح مخروطی شکل استفاده شده است، که قابلیت پیش بینی رفتار مواد وابسته به فشار راتحت بارگذاریهای مختلف داراست. با توجه به اهمیت بررسی پدیده ی روانگرایی در اغلب سازه های مهندسی، و با توجه به اینکه روانگرایی بیشتر در خاک های ماسه ای محتمل است، در این پایان نامه توجه بیشتر به این نوع خاک ها معطوف می باشد. به همین علت و با مدنظر قرار دادن این نکته که اغلب نرم افزارهای معتبر اجزاء محدود توانایی مدل سازی رفتار سیکلی ماسه و به تبع آن بررسی روانگرایی در این نوع خاکها را ندارند، در تحقیق حاضر با استفاده از معادلات کوپله ی حاکم بر رفتار محیط دوفازی آب – خاک و همچنین مدل الاستو – پلاستیک چند سطحی وابسته به فشار برای خاک های ماسه ای، در قالب روش اجزاء محدود غیر خطی، برنامه ای با نام (razi-fep)تحت زبان برنامه نویسی فرترن نوشته شده است، که اعتباراین برنامه و الگوریتم آن توسط مثال های مختلف عددی مورد مطالعه قرار گرفته است.