Skip to main content
SUPERVISOR
Bijan Boroomand,Mohammad mehdi Saadatpour
بیژن برومندقهنویه (استاد راهنما) محمدمهدی سعادتپور (استاد مشاور)
 
STUDENT
محمد نجار

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1380
In this research a new meshless method is proposed to solve linear two dimensional elasticity and steady state heat conduction as well as materially nonlinear solid problems. The new method is based on a subdomain collocation approach. The governing equations are weakly satisfied on the boundaries of the subdomains. The integrals are calculated analytically to reduce the calculation time. The method in one hand is based on a weak formulation, leading to more accuracy, and on the other hand avoids numerical integrations (which decreases the computational costs). The subdomains do not necessary cover the whole domain. The optimum size of the subdomains is determined through an optimization technique. However, by further reducing the size of the subdomains the governing equations are satisfied in small zones in a manner similar to Finite Point Method (FPM). Therefore the method is named as the “Generalized Finite Point Method (GFPM)”. The method has been further extended to solve nonlinear plasticity problems. Regarding storing the history dependent state variables and computing the required integrals, two different strategies are proposed. In the first one which uses Gauss points, the integrant values in all integration points are calculated using only one cloud constructed around the central point of the subdomain. The second method utilizes the stress components at the nodes where other state variables are also stored. One of the important features of the latter method is that a set of closed form integrals are obtainable for boundary integrals. This leads to significant reduction of the computational cost in comparison with other integral based meshless methods. Since the accuracy of the two procedures depends on the size of the subdomains, the optimal sizes are found by a series of patch tests. In linear elastic and heat problems, the results of the numerical solution of some benchmark problems show that the method can compete with the finite element method in terms of robustness and computational cost. In nonlinear problems, both proposed strategies show similar accuracies in prediction of displacement field but the first strategy with numerical integration gives slightly more accurate results for stress field. Key words: finite point method, subdomain collocation, steady state heat conduction, materially nonlinear, plane strain, patch test.
در این تحقیق پس از مطالعه ویژگی‌های روشهای بدون شبکه موجود، روش بدون شبکه جدیدی جهت تحلیل محیط‌های پیوسته دو بعدی ارائه شده است. در روش جدید محیط مورد بحث توسط تعداد مناسبی نقطه مدل‌سازی می‌شود. جهت درون‌یابی توابع مجهول حاکم بر رفتار محیط پیرامون هر نقطه، زیرناحیه‌ای شامل تعداد کافی از نقاط واقع در همسایگی آن ایجاد می‌شود. توابع مجهول در هر زیرناحیه با استفاده از روش حداقل مربعات وزن‌دار خطا درون‌یابی می‌شوند. به منظور اعمال معادلات حاکم نیز در هر زیرناحیه المان کوچکی تشکیل می‌شود و معادلات حاکم با استفاده از انتگرال مانده وزنی بر مرزهای آن گسسته می‌شوند. ابعاد المان ایجاد شده حول هر نقطه می‌تواند از مقادیر نزدیک به صفر تا اندازه ابعاد زیرناحیه نظیر آن تغییر کند. در صورتی که ابعاد المان‌ها به سمت صفر میل کنند، فضای اعمال معادلات تعادل به سمت نقطه میل می‌کند. از این رو روش جدید، روش نقاط محدود تعمیم‌یافته نامیده شده است. روش مذکور در حیطه رفتارهای خطی ماده به منظور حل مسائل الاستیسیته و مسائل انتقال حرارت دو بعدی برنامه‌ریزی شده است. در مسائل الاستیسته، معادلات گسسته شده بر مرزهای هر المان به برقراری تعادل تنش مرزی با نیروهای بدنه می‌انجامد و در مسائل انتقال حرارت تعادل شار حرارتی مبادله شده در مرزها و سطح المان را برقرار می‌کند. برقراری معادلات مذکور مستلزم محاسبه انتگرال‌های حاصل از صورت ضعیف معادلات حاکم در امتداد مرزهای المان می‌باشند. در این تحقیق انتگرال‌های مذکور به صورت صریح در امتداد مرزهای هر المان محاسبه می‌شوند و از انتگرال‌گیری عددی اجتناب می‌شود. محاسبات انجام شده نشان می‌دهند که ابعاد المان‌های تعادلی بر دقت نتایج حاصل موثر می‌باشند. به همین دلیل با استفاده از یک روش بهینه‌سازی، ابعاد مناسب برای هر المان تعادلی برحسب تعداد نقاط موجود در زیرناحیه نظیر آن المان و میزان بی‌نظمی پراکنش نقاط در آن زیرناحیه محاسبه و پیشنهاد شده است. نتایج حاصل از اعمال الگوریتم نقاط محدود تعمیم‌یافته بر مسائل مختلف، دقت مطلوب و همچنین سرعت مناسب آن را اثبات می‌کند. در این تحقیق روش نقاط محدود تعمیم یافته جهت حل مسائل غیرخطی مادی کرنش مستوی با فرض رفتار الاستوپلاستیک کامل (بدون سخت شوندگی) برای مصالح سازنده محیط توسعه یافته است. به منظور حل این گونه مسائل دو فرایند محاسباتی مختلف ارائه شده است. در فرایند اول تعداد مناسبی نقطه انتگرال‌گیری بر هر مرز المان تعبیه می‌شود و اطلاعات مورد نیاز برای انجام چرخه‌های نیوتن- رافسون در این نقاط ذخیره می‌شوند. اما در فرایند محاسباتی دوم، مستقیما از نقاط مدل جهت ذخیره‌سازی اطلاعات استفاده می‌شود و انتگرال‌های لازم با درون‌یابی میدان تنش در هر نقطه، بر مرزهای هر المان محاسبه می‌شوند. در فرایند اول درون‌یابی توابع لازم در هر نقطه گوسی با استفاده از زیرناحیه نظیر گره مرکزی آن نقطه انجام می‌شود اما در فرایند دوم مقادیر تنش در هر نقطه با استفاده از زیرناحیه نظیر همان نقطه درون‌یابی می‌شوند. اگرچه در فرایند اول، معادلات حاکم در هر بازه محاسباتی با استفاده از تعداد بیشتری نقطه برقرار می‌شوند با این حال نتایج محاسبات انجام شده در هر دو روش تفاوت چندانی با هم ندارند، اما محاسبات روش اول در براورد میدان تنش در نقاط محیط دقت بیشتری دارد. محاسبات انجام شده سرعت همگرایی فرایند دوم را بسیار بیشتر از سرعت همگرایی فرایند اول نشان می‌دهند.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی