تحلیل دینامیکی سدهای بتنی وزنی در محدوده فرکانس با در نظر گرفتن المان نیمه بینهایت سیال بهینه
چکیده
پاسخ سدهای بتنی به طور قابل ملاحظه ای تحت تاثیر اثرات اندرکنش با محیط اطراف خود می باشد. روش های متنوعی برای تحلیل دینامیکی سدهای بتنی وجود دارد. با فرض صلب بودن پی، معمولا تحلیل سیستم سد و مخزن در محدوده فرکانس، بر اساس روش المان محدود-المان نیمه بینهایت (finite element-hyper element) انجام می شود. در این روش، سد با کمک المان های جامد محدود جزء بندی شده و مخزن به دو بخش مجزای نزدیک و دور تقسیم می شود. بخش نزدیک مخزن، ناحیه ای محدود از آب مخزن، که در مجاورت سد است، معمولا شکل نامنظمی داشته و با کمک المان های محدود سیال تقسیم بندی می شود. در عین حال ناحیه دور مخزن برای مدل کردن طول نیمه بینهایت مخزن به کار می رود. معادلات حاکم بر سیستم در محدوده فرکانس، به روش مستقیم با ریر سازه حل می گردند. با انتخاب هر یک از روشهای نامبرده، مشاهده می شود سهم عمده از زمان سپری شده در محاسبات عددی، ناشی از حل مساله مقادیر ویژه مختلط مرتبط با المان نیمه بینهایت سیال است. جهت محاسبه ماتریس امپدانس مربوط به المان نیمه بینهایت سیال، باید این مساله مقادیر ویژه مختلط به ازای هر فرکانس حل گردد. این مطالعه به معرفی یک روند بهینه جهت محاسبه ماتریس امپدانس مربوط به المان نیمه بینهایت سیال دو بعدی می پردازد. با بکارگیری این روند، به طرز چشمگیری، زمان لازم جهت محاسبات کاهش می یابد. در این روش نیاز به حل مساله مقادیر ویژه به ازای همه فرکانس ها نمی باشد، تنها به ازای یک فرکانس مساله مقادیر ویژه حل شده و بدین ترتیب مدت زمان تحلیل کاهش می یابد، دقت این روش برای تمام حالات امتحان شده و به صورت قابل توجه ای تحت همه شرایط عملی، به جواب قابل قبول دست یافته است. در این پایان نامه، ابتدا روند معمول، برای محاسبه معادلات مربوط به سیستم، بر اساس روش المان محدود-المان نیمه بینهایت ارائه شده و پیش زمینه اولیه جهت محاسبه ماتریس امپدانس المان نیمه بینهایت سیال دو بعدی، شرح داده می شود. در ادامه روند بهینه معرفی و فرومولاسیون مربوط به آن ارائه خواهد شد، سپس با بهره گیری از برنامه کامپیوتری که بر اساس این روش ارتقاء یافته ، پاسخ سد مثلثی وزنی برای شرایط گوناگون را بدست آورده و در انتها صحت نتایج حاصله برای سد pina flat که در آمریکا واقع شده مورد ارزیابی قرار می گیرد.