Skip to main content
SUPERVISOR
حسین دلایلی (استاد مشاور) حمید هاشم الحسینی (استاد راهنما) محمود فرزین (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammad Gandomkar
محمد گندم کار

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1382

TITLE

Numerical Analyses of Solid Mechanics Problems by Explicit Meshless Methods
In this thesis, the capabilities of two meshless methods have been investigated based on explicit time integration procedure for 2D solid mechanics problems. In the first method, the point collocation method is used and the momentum equation with any damping term can be used. In this investigation, strain rate based damping is used to compensate the errors of low degree polynomial basis functions and enforcement of essential or natural boundary conditions. This method does not require any special treatment for either essential or natural boundary conditions. In the second method, using the weak form of momentum equation, a new method is presented to evaluate the integrals of the Galerkin weak form in meshless methods without any background mesh. Simple Kriging interpolation method has been utilized to obtain the weights at the integration points. Then, the integration of the Galerkin weak form is evaluated using the introduced weights of the integration points. Simple Kriging interpolation has also been used to obtain a diagonal mass matrix. Different types of arrangements for integration points are examined for 2D elasticity problems and the accuracy of the results is compared by numerical examples. The accuracy and efficiency of this integration procedure has been shown by several examples in 2D elasticity problems, 2D free vibration problems and analyzing a plastic large deformation problem. As an example compression of an axisymmetric ring is analysed by the present method. The results show that this method is accurate and can be comparable with FEM. Keywords: Meshless methods, explicit time integration, strong and weak formulations, damping term, weak form integration.
در این رساله به تحلیل قابلیت‌های دو روش بدون شبکه در تحلیل مسائل مکانیک جامدات با استفاده از روند انتگرال‌گیری صریح زمانی پرداخته می‌شود. در روش اول ابتدا بر مبنای روش ارضای نقطه‌‌ای استفاده از معادلات فرم قوی تعادل دینامیکی، فرمولاسیون جدیدی معرفی شده که امکان افزودن ترم میرایی را به صورت مستقیم در معادلات تعادل دینامیکی فراهم می‌آورد. در این روش، معادلات دینامیکی تعادل دینامیکی در مسائل مکانیک جامدات با در نظر گرفتن ترم میرایی بررسی گردیده و قابلیت‌های آن نشان داده شده است. از آنجا که در روند صریح بحث پایداری حل یکی از معضلات اساسی به شمار می‌رود، ترم میرایی باعث می‌شود که تحلیل در مواجه با خطای ناشی از ارضای شرایط مرزی و خطاهای ناشی از پایین بودن درجه سازگاری توابع پایه بهتر عمل کند. این روش در مسائل الاستودینامیک و الاستوپلاستیک برای حوزه‌های ساده بررسی گردیده و نتایج قابل قبولی از آن حاصل شده است. در ادامه برای رسیدن به پاسخ‌های دقیق‌تر، روش‌های مختلف مشتق‌گیری از میدان و بخصوص در نواحی مرزی بررسی شده و با ترفند جدیدی مشتق‌گیری دقیق‌تری از میدان فراهم آمد. از آنجا که در هندسه‌های پیچیده استفاده از ترفند جدید با مشکلاتی همراه بود از این روش نتایج قابل قبولی در اینگونه مسائل بدست نیامد. برای ادامه کار روش دیگری به کار گرفته شد و آن بالا بردن درجه توابع پایه بود که مساله صفحه تخت تحت بار خطی به کمک این ترفند تحلیل و نتایج آن ارائه شد. در ادامه و در روش دوم، برای حصول همگرایی بهتر و برای وارد شدن به مسائل پیچیده از فرم ضعیف گالرکین استفاده شد. اساس روش بر مبنای روشی کاملا جدید بوده که در محاسبه مقادیر وزن نقاط انتگرال‌گیری در تمام دامنه بکار می‌رود. در این روش با استفاده از میان‌یابی کریجینگ، وزن‌های نقاط انتگرال‌گیری به صورت کلی در تمام دامنه و بدون توجه به نقاط گره‌ای محاسبه می‌شود. سپس، انتگرال‌گیری فرم ضعیف بر روی تمام دامنه بدون استفاده از هرگونه شبکه‌بندی انجام می‌شود. در این روش نقاط انتگرال‌گیری بدون نیاز به نظم خاصی در دامنه پخش می‌شود. تعداد نقاط انتگرال‌گیری در این روش می‌تواند کمتر از سایر روش‌ها و حتی در حد تعداد نقاط گره ای باشد. دقت جواب نمونه‌های مختلفی از توزیع نقاط انتگرال‌گیری در مثال هایی مقایسه شده اند. به علت عدم ارضای شرط دلتای کرونکر در برخی توابع میان‌یاب در روش های بدون شبکه، وارد کردن شرایط مرزی ضروری به سادگی روش اجزا محدود صورت نمی گیرد. در این روش از توابع میان‌یاب کریجینگ برای بیان توابع شکل استفاده می‌شود. با استفاده از توابع میان‌یاب کریجینگ که شرط دلتای کرونکر را ارضا می‌کنند وارد کردن شرایط مرزی ضروری به سادگی امکان‌پذیر است. جوابهای عددی کارایی و موفقیت این فن انتگرال‌گیری را در فرمول‌بندی فرم ضعیف در مسائل مکانیک جامدات نظیر مسائل الاستیک دو بعدی، تحلیل فرکانسهای آزاد مسائل دو بعدی و تغییر شکل بزرگ فلزات در مسائل متقارن محوری را نشان می‌دهد. این تحلیل در مسائل مکانیک جامدات بسیار مناسب بوده و دقت پاسخهایی که ارائه می‌کند در برخی موارد از دقت پاسخهای اجزا محدود نیز بالاتر است. کلمات کلیدی: 1- روش بدون شبکه 2- تحلیل صریح 3- فرم قوی و ضعیف 4- میرایی 5- انتگرال‌گیری عددی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی