در این پایان نامه نتایج مطالعات عددی روی مقاطع دایروی توخالی جدار ضخیم سازه‏های دریایی در زوایای مختلف عضو مهاری و تنشهای مختلف در عضو اصلی اتصال ارائه شده است. اتصالات لوله‏ای xشکل k ,شکل به همراه پروفیل جوش با استفاده از نرم افزار المان محدود ansys مدلسازی و مشبندی دستی شده و پس از اعمال شرایط تکیه گاهی، نسبت تنشهای مختلف به عضو اصلی اتصال اعمال شده ‏است سپس عضو مهاری تحت بارگذاری فشاری و بارگذاری خمش درون صفحه‏ای قرار گرفته است، رفتار مصالح غیر خطی و تغییر شکل ها در محدوده تغییر شکلهای بزرگ قرار می‏گیرند، اعمال بارگذاری به عضو مهاری به روش کنترل– جابجایی بوده است. نتایج عددی ارائه شده به صورت الگوی موازنه (بار-جابجایی) و (لنگر – دوران ) نمایش داده شده اند. نتایج بدست آمده نشان دادند که اتصالات با دیواره جدار ضخیم و جدار نازک تمایلات متفاوتی را در اثر نشان می‏دهند و سختی آنها در اتصالات در دیواره عضو اصلی متفاوت می‏باشد و تغییرات به توزیع تنش در اطراف محل تقاطع عضو اصلی با عضو مهاری و همچنین مکانیزم انتقال بار در اتصال تاثیر می‏گذارد و اثر تنش در عضو اصلی به طور شدیدی به پارامترهای هندسی و وابسته می‏باشد. مدلهای گوناگون تحت بارگذاری‏های متعددی قرارگرفته‏اند وکارهای عددی پیش برده شده‏است، تجربیات مدلسازی و بارگذاری در این پایان نامه منتشر شده ونتایج آن مورد بحث ونتیجه گیری قرار گرفته است. با انجام تحلیل های غیر خطی با استفاده از المان solid وshell، تغییر فرمهای ناحیه اتصال شامل تغییر مکانها و دوران ها تعیین شده و سپس با بررسی اثر پارامترهای هندسی روی انعطاف پذیری و باربری نهایی (در محدوده پارامترهای تعریف شده) مطالعاتی صورت گرفته است. حاصل تحلیل های انجام شده دستیابی به نمودارهای کالیبره می باشد. نتایج حاصل از اعمال تنشهای مختلف در عضو اصلی اتصال نشان می‏دهندکه نسبت تنش در عضو اصلی اتصال اثرات مهمی بر روی کاهش باربری نهایی وظرفیت شکل پذیری در باربری محوری عضومهاری اتصالاتx دارد.

در این پایان نامه یک دامنه سنگی دارای درزه افقی، با روش بدون المان مورد آنالیز قرار گرفته است. و میدان جابجایی و تنش در حالت الاستیک محاسبه گردیده است. دامنه مساله توسط گره ها با فاصله معین و منظم مشخص گردیده است. محاسبه توابع شکل هر گره با روش درون یابی نقطه محاسبه گردیده است. برای بالا بردن دقت جواب ها و جلوگیری از تکینی ماتریس گشتاور به توابع شعاعی، چند جمله ای نیز اضافه گردیده است. معادلات حاکم بر سیستم از روش انرژی پتانسیل کل بدست می آید. پس از تعیین توابع شکل و مشتق گیری از آنها ماتریس کرنش b محاسبه می گردد که با داشتن ماتریس کرنش و ماتریس ضرایب الاستیک، ماتریس سختی محاسبه می گردد. برای محاسبه ماتریس سختی از روش انتگرال گیری گوس – لژاندر استفاده گردیده است. با محاسبه ماتریس نیرو و اعمال شرایط مرزی حاکم بر مساله مقادیر جابجایی در هر گره و تنش ها محاسبه گردیده است. و برای بررسی صحت جوابهای حاصله دو مثال حل گردیده و جوابها با آنها مقایسه شده است.

عملیات سیمان کاری، پدیده مچالگی و کمانش موضعی لوله های جداری در صنعت نفت بسیار حائز اهمیت می باشد. در قسمت اول این پروژه چندین نمونه لوله جداری با خصوصیات متفاوت سیمان مدل سازی شده و تاثیر خصوصیات مکانیکی سیمان بر روی مقاومت مچالگی لوله جداری بررسی شده است. برای بررسی این اثرات، از روش تحلیل اجزای محدود استفاده شده است. هم چنین در طراحی لوله های جداری مانند هر سازه جدار نازک دیگر، موضوع پایداری نقش عمده ای ایفا می کند. لذا به منظور پیش بینی دقیق بار کمانش در قسمت دوم این پروژه، نخست مختصری به پدیده مچالگی و ناپایداری موضعی، دلایل وقوع آن در لوله های جداری و شرح مبانی تئوری در طراحی لوله های جداری پرداخته شده است. سپس برای اینکه درک بهتری از بار مچالگی لوله جداری وجود داشته باشد، لوله های جداری با طول زیاد که در معرض فشار خارجی قرار دارند به روش اجزای محدود و با استفاده از نرم افزار ansys12 مدل سازی، تحلیل و بررسی شده است و در نهایت نتایج حاصل از تحلیل با نتایج تجربی و آزمایشگاهی مقایسه می شود. روش مدل سازی ارائه شده، به سهولت قابل کاربرد بوده و نتایج بدست آمده، تطابق مطلوبی با نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد.

وقوع ترک در سازه و پیامدهای جبران ناپذیر ناشی از آن مسئله ای بسیار پر اهمیت است. در این رساله روش درون یابی شعاعی نقطه ای غنی شده برای تعیین پارامترهای میدان نوک ترک در مصالح ایزوتروپیک و اورتوتروپیک در فضای دو بعدی مطالعه شده است. روش rpim در مجموعه روش های بدون شبکه جای دارد. این دسته از روشهای عددی به دلیل عدم وابستگی به شبکه ای از المانهای از پیش تعریف شده و تشکیل تابع شکل در حین فرآیند تحلیل، کاربردهای فراوانی در تحلیل مسائل پیچیده مهندسی و بویژه در حوزه مکانیک شکست پیدا کرده اند. تابع شکل استاندارد روش rpim از ترکیب دو دسته توابع شعاعی پایه و توابع چند جمله ای که از مرتبه کامل میباشند، ساخته می شود. توابع rbf انواع مختلفی دارند که در این رساله توابعی موسوم به mq به کاربرده می شوند و توابع چند جمله ای نیز از مرتبه اول انتخاب شده اند. به منظور افزایش دقت حل و ایجاد تکینگی تنش در نوک ترک که در حالت واقعی با آن مواجه هستیم، تابع شکل استاندارد rpim به کمک چهار دسته تابع که از جنس میدان نوک ترک هستند و به توابع غنی سازی معروفند، اصلاح و یا به عبارتی غنی می شود. در این رساله ناپیوستگی ناشی از ترک با استفاده از دو تکنیک، مدل سازی می شود. برای مسائل متقارن، از اصل تقارن و اعمال شرایط تکیه گاهی مناسب استفاده شده است و در روش دوم تکنیک آشکارسازی که در دامنه پشتیبانی گره های نزدیک به ترک اعمال می شود، به کار گرفته شده است. در این مطالعه ضریب شدت تنش که یکی از پارامترهای مهم در مکانیک شکست محسوب می شود در حالت مود ترکیبی با استفاده از روش انتگرال اندر کنش بدست می آید. به منظور بررسی دقت وکارایی روش پیشنهادی، چندین مسئله نمونه برای مصالح ایزوتروپ و اورتوتروپ به کمک این روش و با برنامه نویسی در محیط نرم افزار مطلب تحلیل شده اند. با مقایسه نتایج بدست آمده با نتایج سایر روشهای عددی و یا نتایج تحلیلی موجود، دقت بالای روش ارائه شده در این رساله نشان داده می شود.

در این پایان نامه با استفاده از اصل تغییرات reissner و با استفاده از فرمولاسیون ترکیبی محاسبات جابجایی و آنالیز تنش صورت می گیرد. میدان جابجایی و توابع تنش خارج از صفحه به صورت یک سری توابع با ضرایب مجهول در نظر گرفته می شوند. این توابع انتخابی شرایط مرزی هندسی و شرایط مرزی طبیعی را به طور دقیق ارضاء می کنند. همچنین برای محاسبه پتانسیل جابجایی در جهت قائم از تابع شکلی که درحل المان محدود پلیت های چند لایه به کار می رود استفاده شده است. پیوستگی انتقال جابجایی ها به وسیله پیوستگی تابع شکل هادرمرز لایه ها در راستای z مدل می شود.تابع شکل ها را می توان به صورت خطی و یا چند جمله ای می توان در نظر گرفت.انتظار می رود این روش را بتوان جایگزین روش های سه بعدی موجود نمود.طراحی در هر سازه منوط به بدست آوردن دقیق نیروها و تنش ها در آن سازه است. لذا در این پایان نامه تلاش شده با کاربردی کردن فرمولاسیون ترکیبی( که در آن جابجایی ها و تنش ها به عنوان متغیرهای اصلی انتخاب می شوند)و با استفاده از یک سری توابع با ضرایب مجهول که با مینیمم کردن مقدار انرژی در ورق بدست می آیند به این هدف مهم دست یابیم و علاوه بر این به بسط روش لایه گون پرداخته می شود که روشی کاربردی و بسیار مفید می باشد

یکی از معمول ترین مسایل موجود در بررسی سلامت سازه ها، تعیین شدت و محل ترک های احتمالی ایجاد شده در آنها می باشد. جهت اطمینان از کارکرد مناسب بسیاری از سازه ها، لازم است آنها به طور مداوم مورد بررسی قرار گیرند. از جمله روش های معمول در این زمینه آزمایش های غیر مخرب مانند اشعه x و امواج فراصوت می باشند که هزینه بالای انجام آنها موجب شده که محققین سعی در توسعه روش های مبتنی بر آنالیز سازه ها نمایند، یکی از اولین مشخصات سازه آسیب دیده، تغییر در سختی موضعی سازه و در نتیجه عوض شدن فرکانس های طبیعی و شکل های مودی آن می باشد. در این تحقیق به ارائه ی یک دید مهندسی مناسب نسبت به میزان تاثیر ترک بر فرکانسهای ارتعاشی با توجه به زاویه و موقعیت قرارگیری ترک و همچنین شرایط تکیه گاهی مختلف می پردازیم. این تحقیق برای بررسی وجود عیوب در سازه ها (health monitoring) میتواند مورد استفاده قرار گیرد. برای محاسبه مقادیر فرکانس ها با روش عددی اجزاء محدود، از نرم‎افزار های ansys 12.1 و abaqus 6.10-1 استفاده شده است.

در این رساله، رفتار غیر خطی سازه بتن آرمه که دارای بازشو می باشد تحت اثر برخورد ترکش بر روی سقف و دیوارهای آن به صورت سه بعدی به کمک روش المان محدود مورد بررسی قرار گرفته است. جسم برخورد کننده با سرعت اولیه مشخص به سازه بتن آرمه برخورد می کند و الگوی ترک خوردگی و مکانیسم های خرابی در سازه مرجع به کمک روش های مقاوم سازی همانند استفاده از مصالح frp، تقویت می شود و در این مرحله پاسخ سازه تقویت شده با عملکرد سازه مرجع مقایسه شده و میزان تاثیر استفاده از روش مقاوم سازی در مقابل پدیده برخورد جسم اصابت کننده مشخص می شود، و در آخر می توان نتیجه گرفت که سازه بتن آرمه تقویت شده با افزایش ضخامت سقف و دیوارها عملکرد بهتری نسبت به دیگر سازه های بتن آرمه تقویت شده، در مقابل اثر برخورد دارد.

در این مطالعه روش اینکلوژن معادل طیفی برای تحلیل ناهمگنی پیزوالکتریک با پوشش fgpm تعمیم داده شده است. روابط همگن سازی طیفی برای ناهمگنی های پیزوالکتریک بدست آمده است. تانسورهای تاثیر طیفی الکتریکی برای ارتباط بین میدان الکتریکی و میدان الکتریکی ویژه معرفی شده اند و فرم بسته تانسورهای تاثیر طیفی الکتریکی بدست آمده است. رابطه بین میدان الکتریکی طیفی و میدان الکتریکی ویژه طیفی ارائه شده است. چندین مسئله مهم و پیچیده از ناهمگنی استوانه ای پیزوالکتریک منفرد با ناهمسانگردی های ایزوتروپ جانبی، ارتوتروپ، مونوکلینیک و هایپرالاستیک استوانه ای و همچنین ناهمگنی استوانه ای پیزوالکتریک پوشش دار با ناهمسانگردی های ایزوتروپ جانبی، ارتوتروپ، مونوکلینیک و هایپرالاستیک استوانه ای مورد تحلیل قرار گرفته است. پوشش از نوع fgpm بوده و توابع اختصاص داده شده به پوشش fgpm به صورت دلخواه است. در هر یک از مسائل حل شده، به تاثیر ناهمگنی پیزوالکتریک و پوشش آن بر توزیع تنش و میدان الکتریکی درون و پیرامون ناهمگنی پرداخته شده است.

اعضای لاغر دریایی مانند رایزرها یا تاندونهای سکوهای پایه کششی عمدتا تحت تاثیر دو منبع تحریک دینامیکی قرار دارند. اولین تحریک، نیروهای افقی ناشی ار حرکت صفحه افقی سکو مانند سرج و سوای و همچنین نیروی مستقیم وارد بر عضو از طرف موج می باشد. تحریک دوم در اثر تغییر در کشش محوری وارد بر عضو در اثر حرکت هیو سکو است. تحریک نوع اول و دوم را به ترتیب تحریک اجباری و پارامتریک می نامند. در این تحقیق پاسخ دینامیکی عضو سازه ای لاغر رایزر به تحریک همزمان اجباری و پارامتریک بررسی شده است. و نتایج به دست آمده نشان داده است که با در نظر گرفتن نیروی پارامتریک جابجایی های به دست آمده برای رایزر به طور محسوسی افزایش یافته و باید در محاسبات این نیرو لحاظ شود.

در دهه های اخیر استقبال صنعت فراساحل از سکوهای خودبالابر به دلیل قابلیت های مختلف آن ها ازجمله امکان جابه جایی، امکان تغییر تراز عرشه و قرارگیری در موقعیت های نامتقارن بستر بیشتر شده است. استفاده از این سکوها به عنوان واحدهای تولیدی و به دنبال آن افزایش عمر موردنیاز سازه موجب لزوم بررسی آن ها تحت تحلیل های خستگی شده است. یک تحلیل خستگی می تواند در حوزه زمان یا فرکانسی انجام گیرد؛ اما برای یک تحلیل حوزه زمان باید تاریخچه زمانی حداقل سه ساعته مدنظر قرار گیرد که مستلزم صرف ساعت ها پردازش نرم افزاری است. ازاین رو در ارزیابی های خستگی به کارگیری تحلیل حوزه فرکانسی بسیار بیشتر موردنظر است. عوامل غیرخطی موثر در رفتار سازه شامل رفتار غیرخطی سازه ای پایه ها، رفتار غیرخطی اندرکنش خاک و سازه و رفتار غیرخطی بار وارد بر سکو است. عامل غیرخطی نیروی موج، نیروی پسای اعمال شده بر روی سازه بوده که شامل نیروی پسای توزیع شده در عمق آب و نیروی متغیر سطح آب است که به آن نیروی طغیان گفته می شود. در این مطالعه بحث خستگی خودبالابر و پاسخ سازه با توجه به حضور جریان و نیروی طغیان و اندرکنش میان آن دو به وسیله تقریبات درجه سه و چهار مورد مطالعه قرار گرفته است. استفاده از توابع چندجمله ای برای تقریب نیروهای غیرخطی یکی از روش های مناسب در تحلیل حوزه فرکانسی است. در غیاب جریان طیف مجموع نیروی پسای توزیع شده و طغیان برابر مجموع طیف هرکدام از آن ها است؛ اما در حضور جریان به دلیل اندرکنش نیروی پسای توزیع شده و طغیان طیف های مشترک بین این دو نیرو در معادلات وارد می شوند. تحلیل سکو تحت نیروی موج در غیاب و حضور جریان محاسبه شده و روابط طیفی مشترک ناشی از حضور جریان به دست آمده اند. تحلیل فرکانسی و حصول تغییر شکل های مودال با نرم افزار اجزای محدود آباکوس و حصول توابع همبستگی، طیف های نیرو، پاسخ مودال سازه و تحلیل خستگی در موقعیت خلیج فارس و وضعیت های مختلف دریا تحت زبان برنامه نویسی متلب انجام گرفته است. تمامی تحلیل ها برای سه حالت تکیه گاهی گیردار، مفصلی و فنرهای خطی انجام شده اند. نتایج نشان داد که حضور جریان با درنظرگیری طغیان باعث افزایش مقدار طیف پاسخ و کاهش طول عمر سازه می شود. همچنین ملاحظه شد حضور جریان موجب تغییر نامتقارن قله های طیف پاسخ شده و عدم لحاظ اندرکنش نیروهای پسای توزیع شده و طغیان می تواند با توجه به مقدار نسبت فرکانس طبیعی سازه به فرکانس قله طیف موج پاسخ های بسیار متقاوتی را ارائه کند. همچنین نتایج به دست آمده حاکی از تأثیر زیاد شرایط تکیه گاهی سازه و نوع ساده سازی آن روی نحوه پاسخ سازه بود.

انجام جوشکاری ترمیمی یکی از راهکارهای موثر و رایج برای رفع نقایص ناشی از جوشکاری نامناسب در حین ساخت و یا آسیب های وارده در طول دوران بهره برداری می باشد. لیکن جوش ترمیمی عموما" تأثیرات نامطلوب فراوانی بر میدان تنش های پسماند و مقاومت اتصال بر جای خواهد گذاشت. در اتصالات جوشی تنش های پسماند کششی نسبتاً بزرگی در نواحی مجاور جوش ا به وجود می آید که موجب کاهش مقاومت خستگی این اتصالات می شود. در صورتی که تنش های پسماند در لایه های سطحی نواحی جوش این اتصالات، از کششی به فشاری تغییر یابند، عمر خستگی اتصال به طور چشمگیری افزایش می یابد. چکش زنی فرآیندی است که می تواند با اعمال تغییر شکل پلاستیک لایه فشاری با عمق مناسبی را در پنجه جوش ایجاد نماید. این امر باعث کاهش یا حذف تنش های پسماند کششی و جایگزینی آن با تنش های پسماند فشاری در پنجه جوش می گردد. تأثیر روش چکش زنی بر توزیع تنش های پسماند خطوط لوله زیردریایی، تاکنون کمتر مورد توجه محققین و پژوهشگران قرار گرفته است. در بخش مطالعات آزمایشگاهی این تحقیق، پس از تهیه سه اتصال لوله ای فولادی به قطر 8 اینچ که دارای جوشکاری اصلی، ترمیم موضعی و ترمیم کلی می باشند بر روی عرشه دوبه لوله گذار و انتخاب 6 قطاع بر روی آنها، آزمون های اندازه گیری تنش های پسماند و تعیین عمر خستگی بر روی آنها در حالت های چکش زنی شده و فاقد چکش زنی، انجام گردیده و با یکدیگر مقایسه شده اند. نتایج این مطالعات آزمایشگاهی بیانگر بهبود قابل توجهی در میدان تنش های پسماند و افزایش 14 تا 66 درصد عمر خستگی نمونه ها پس از استفاده از عملیات چکش زنی می باشد.

در این پایان نامه به آنالیز کمانش ورق های چند لایه سخت شده به روش ریتز پرداخته می شود. روش ریتز از جمله روش های انرژی بوده که با داشتن معادلات مرزی می توان به آنالیز ورق ها با دقت بالا پرداخت.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

سازه های دریائی و بخصوص سازه های فراساحل طی عملیات نصب و مدت بهره برداری در معرض برخورد با کشتی های تدارکاتی، زیردریائی ها، موجودات دریائی، صفحات یخی متحرک و ... قرار دارند. در برخورد با سرعت پایین عمده انرژی جنبشی به صورت ارتعاش الاستیک سازه مورد تصادم جذب می شود، در این گونه موارد اثر نیروی دینامیکی قابل توجه است. با افزایش سرعت برخورد رفتار عضو مورد اصابت غیرخطی خواهد بود و فرورفتگی در آن عضو ایجاد می شود و از میزان باربری عضو مورد تصادم کاسته می شود. مقاطع دایره ای به دلیل شرایط بارگذاری دریا و کاهش نیروی درگ حاصل از موج و باد یکی از متداولترین مقاطع مورد استفاده در سازه های دریایی می باشد. این اعضا در سازه های مختلف دریایی مانند جکتهای فولادی، شمعهای اسکله های فولادی، شمعهای حوض خشک، لوله کشی های زیر دریا و بسیاری از سازه های دیگر مورد استفاده قرار می گیرند. در سالهای گذشته محققان تغییرشکل نهائی لوله های فلزی را تحت اثر برخورد، بررسی کرده اند اما اطلاعات کمی درباره پاسخ دینامیکی عضوهای لوله ای تحت اثر ضربه در طول این رویداد وجود دارد. با توجه به کاربرد گسترده اعضای لوله ای در سازه های دریائی در این رساله لوله ای به طول 1000 میلیمتر و قطر بیرونی 100 میلیمتر و ضخامت دیواره 2 میلیمتر با استفاده از المان shell163 در نرم افزار ansys مدل شده است. لوله از لحاظ شرایط مرزی به گونه ای مدل شده است که تنها در یک طرف توانایی انتقال در جهت طولی را دارد که این کار به جهت وارد کردن پیش بارگذاری محوری صورت گرفته است. ایندنتور نیز به طول 160 میلیمتر و ارتفاع 100 میلیمتر با استفاده از المان shell163 در نرم افزار ansys مدل شده و چگالی آن به گونه ای تنظیم شده که وزن 25.45 کیلوگرم را تأمین کند. نتایج مدل کامپیوتری با نتایج آزمایشگاهی که در بخش مهندسی عمران دانشگاه surrey انگلستان انجام شده مقایسه شده است. در این پایان نامه رفتار مصالح غیرخطی و تغییرشکلها در محدوده تغییرشکلهای بزرگ قرار دارد. تطبیقهای قابل قبول مشاهده شده بین نتایج آزمایشگاهی و عددی مبنایی برای کاربرد بیشتر مدل عددی جهت مطالعه رفتار لوله ها با سایر پارامترهای ژئومتری و ویژگیهای مواد بدست می دهد. همچنین نتایج بدست آمده نشانگر تأثیر بالای پیش بارگذاری محوری بر روی لوله های تحت بارگذاری می باشد.