بهینه سازی شکل سد دو قوسی با روش تحلیلی آیزوژئومتریک

مفاهیم مطرح شده در این پایان نامه با توجه به عنوان، در سه بخش آشنایی با سدهای قوسی و روش های طراحی و تحلیل آن ها، معرفی روش تحلیل آیزوژئومتریک و بهینه سازی شکل با این روش، مورد بررسی قرار گرفته است. سرانجام سد دو قوسی در سه مرحله ی طراحی اولیه، تحلیل آیزوژئومتریک و بهینه سازی شکل، با این روش به صورت گام به گام ارائه و به همراه چند مثال عددی مورد ارزیابی قرار گرفت. سد قوسی یک سازه عموماً بتنی، که به سمت بالادست رودخانه، دارای انحناء و قوس بوده، بارهای وارده از آب را به تکیه گاه های دو طرف خود و به جناحین دره منتقل می کند و در عین حال حداکثر استفاده مفید از مقاومت فشاری مصالح را میسر می سازد. با توجه به اینکه وجود قوس در سد خود به نوعی شکل سد را بهینه می کند، اما طراحی و تحلیل سدها که با روش سعی و خطا تا دستیابی به طرح قابل قبول توسط تحلیل های متداول، مخصوصا روش اجزای محدود انجام می پذیرد، لزوما به طرح بهینه منتج نمی گردد؛ بنابراین بهینه سازی شکل حائز اهمیت می باشد. استفاده از روش اجزای محدود، خصوصا برای تحلیل سدهای قوسی، زمانی از دقت کافی برخوردار است که از اجزای سه بعدی و به مقدار مناسب، برای حل سه بعدی سد استفاده می گردد. از طرفی به دلیل انحنا بدنه، لازم است جهت تطابق مدل شبکه بندی شده با هندسه واقعی سد، اندازه المان ها را کوچک و تعداد آن ها را افزایش داد، که این مسئله به هنگام استفاده از اجزای سه بعدی با مشکلات زیادی به دلیل افزایش غیرخطی تعداد معادلات همراه بوده، حجم حافظه رایانه ای و زمان نسبتا بالایی را می طلبد. در روش تحلیل آیزوژئومتریک، تعریف هندسه مسئله با دقت بالایی انجام می شود. همچنین تغییرات سطوح مرزی در حین بهینه سازی خللی در یکنواخت و صاف بودن آن ها ایجاد نمی کند؛ همچنین مزیت این روش، حذف مرحله ی ساخت شبکه اجزا ی محدود در حین مراحل بهینه سازی است. این کار سبب کاهش قابل ملاحظه حجم محاسبات به خصوص در مسائل سه بعدی نظیر سد دو قوسی شده است. در ضمن به علت انعطاف پذیری نربزها در روش آیزوژئومتریک تغییرات مرزها سبب از بین رفتن پایداری حل نمی شود؛ بنابراین به طور کلی می توان گفت که این روش بسیار ارزان تر و دقیق تر از روش های متداول ارزیابی می شود.