مدل سازی هیدرومکانیک درزه در یک محیط گسسته اشباع با استفاده از روش منیفلد

وجود درزه در یک محیط گسسته تاثیر زیادی روی تغییر مقاومت مکانیکی و گذردهی هیدرولیکی سیستم دارد. مدل سازی هیدرومکانیک درزه نیاز به درنظر گرفتن تبادل جریان بین قسمت های پیوسته و درزه، جریان طولی و عرضی درون درزه و ارضاء قیود تماس مکانیکی روی سطوح درزه را دارد. برای مدل-سازی تبادل جریان بین محیط پیوسته و گسستگی ها به یک حل هیدرومکانیک در قسمت پیوسته و پیوند آن به محیط گسسته نیاز می باشد. در این رساله از روش عددی منیفلد جهت مدل سازی هیدرومکانیک محیط پیوسته و المان ضخامت صفر برای شبیه سازی درزه ها استفاده شده است که تمام نیازمندی های فوق را برآورده می کند. برای این منظور مسئله وابستگی خطی مجهولات در شبیه سازی درجات بالا، بکارگیری روش باقی مانده وزن دار و روش نیومارک در روش منیفلد درجات بالا، بکارگیری روش ضرایب لاگرانژ جهت مدل سازی تماس و شرایط مرزی مورد توجه قرار گرفته است. برای گسترش روش عددی منیفلد به تحلیل هیدرومکانیک محیط گسسته سه شبکه ریاضیاتی و فیزیکی هیدرولیکی و شبکه درزه به تعداد شبکه های آن اضافه شده است. همچنین مسئله تماس دینامیکی و خطاهایی مانند حرکت انفجاری مورد بررسی قرار گرفته است و روشی جهت جلوگیری از ارتعاش مرزهای اجسام بعد ایجاد تماس ارائه شده است که سبب حذف حرکات انفجاری می شود. روش عددی منیفلد درجات بالا ارائه شده در مسائل مکانیکی محیط پیوسته و گسسته بکار گرفته شده است که نشان دهنده دقت و کارایی آن در شبیه سازی محیط پیوسته و مدل سازی تماس مکانیکی اجسام متحرک در محیط گسسته می باشد. همچنین با استفاده از شبیه سازی درجات بالا از تعداد المان ها و درنتیجه از هزینه محاسباتی به مقدار زیادی کاسته شده است. روش عددی منیفلد درجات بالای هیدرومکانیک در مسائل تحکیم، تورم بارگذاری دینامیکی مورد آزمایش قرار گرفته است که نتایج بسیار خوبی ارائه کرده است. برای نشان دادن قابلیت روش ارائه شده در تحلیل درزه درون یک محیط گسسته، یک سیستم بلوکی بصورت مکانیکی، هیدرولیکی و هیدرومکانیکی مورد تحلیل قرار گرفته است و تاثیر خواص محیط از جمله گذردهی طولی و عرضی درزه و گذردهی بلوک ها بررسی شده است که نشان دهنده صحت عملکرد مدل سازی می باشد.