انجام پروژه با نرم افزار ۳DEC
معرفی نرم افزار ۳DEC
نرم افزار ۳DEC یک برنامه‌ی عددی سه بعدی است که بر پایه روش المان مجزا (distinct element method) برای مدلسازی توده سنگ های ناپیوسته بکار میرود. از این برنامه برای مدلسازی ناپیوستار استفاده میشود. پایه ی این برنامه، فرمولاسیون عددی تست شده ی در برنامه ی دو بعدی UDEC میباشد. برنامه ی ۳DEC پاسخ مواد ناپیوسته مانند توده سنگ های درزه دار را به هر نوع بارگذاری استاتیکی و دینامیکی شبیه سازی میکند. در حقیقت این نرم‌افزار محیط توده سنگ را به بلوک های مجزای صلب و یا تغییر شکل پذیر تقسیم کرده و با در نطر گرفتن ناپیوستگی بین آنها تغییر شکل و چرخش آنها را محاسبه می نماید.
یکی از روشهای طراحی در پروژه‌هایی همچون تونل، سد، مغار نیروگاه‌های برق آبی، شیب و غیره روشهای تحلیلی است. یکی از زیرمجموعه های روشهای تحلیلی روشهای عددی میباشد. روش های عددی تنوع زیادی دارند که عمدتا برای مدلسازی پیوستار استفاده میشوند. ولی از انجا که محیط‌های سنگی عمدتا دارای درزه و شکاف بوده و ناپیوسته هستند باید با روشهای ناپیوستار آنها را مدلسازی کرد.
نرم افزار موجود برای مدلسازی ناپیوستار UDEC و ۳DEC می باشند که اولی حالت دو بعدی و دومی سه بعدی را مدل میکنند.
۳DEC یک برنامه command-driven است. بعبارتی دستورات باید در آن باید تایپ شود. در ۳DEC یش از ۴۰ دستور اصلی و نزدیک ۴۰۰ دستور اصلاحی وجود دارد که توسط نرم‌افزار تشخیص داده میشود. برای یک کاربر جدید ممکن است وظیفه‌ی سختی به نظر آید که از میان دستورات موجود موارد لازم را برای آنالیز مورد نیازش انتخاب کند.
مدلسازی توده سنگ های ناپیوسته با نرم افزار ۳DEC
یکی از روشهای طراحی در پروژه‌هایی همچون تونل، سد، مغار نیروگاه‌های برق آبی، شیب و غیره روشهای تحلیلی است. یکی از زیرمجموعه های روشهای تحلیلی روشهای عددی میباشد. روش های عددی تنوع زیادی دارند که عمدتا برای مدلسازی پیوستار استفاده میشوند. ولی از انجا که محیط‌های سنگی عمدتا دارای درزه و شکاف بوده و ناپیوسته هستند باید با روشهای ناپیوستار آنها را مدلسازی کرد. نرم افزار موجود برای مدلسازی ناپیوستار UDEC و ۳DEC میباشند که اولی حالت دو بعدی و دومی سه بعدی را مدل میکنند. این نرم افزارها توسط گروه Itasca ارائه شده است. در اینجا با توجه به اولویت مسائل سه یعدی تصمیم گرفته شد که ۳DEC برای یادگیری انتخاب شود.
مقدمه ای بر توانایی ها و کاربردهای ۳DEC
۳DEC یک برنامه‌ی عددی سه بعدی است که بر پایه روش المان مجزا (distinct element method) میباشد. از این برنامه برای مدلسازی ناپیوستار استفاده میشود. پایه ی این برنامه، فرمولاسیون عددی تست شده ی در برنامه ی دو بعدی UDEC میباشد. برنامه ی ۳DEC پاسخ مواد ناپیوسته مانند توده سنگ های درزه دار را به هر نوع بارگذاری استاتیکی و دینامیکی شبیه سازی میکند.
مواد ناپیوسته بعنوان مجموعه ای از بلوکهای مجزا در نظر گرفته میشوند. ناپیوستگیها بعنوان شرایط مرزی بین بلوکها در نظر گرفته میشوند. در این روش جابجاییهای بزرگ و همچنین چرخش های بلوکها مجاز میباشد. (در حقیقت یکی از محدودیتهای روشهای المان محدود که کاربرد آنها را در مهندسی سنگ محدود میکند ، عدم توانایی آن در مدلسازی جابجاییهای بزرگ میباشد.). بلوک های مجزا میتواند بصورت صلب و یا تغییر شکل پذیر رفتار کنند. بلوک های تغییر شکل پذیر به جز های کوچکتر شبکه ی المانهای تفاضل محدود تقسیم میشوند. بطوری که هر المان بر طبق قانون تنش-کرنش خطی و یا غیر خطی تعیین شده رفتار میکند. حرکات نسبی ناپیوستگیها نیز بوسیله ی روابط نیرو- جابجایی خطی و یا خیر خطی برای حرکت در هر دو جهت نرمال و برشی کنترل میشود. ۳DEC چندین مدل رفتاری مواد را برای بلوکهای سالم و ناپیوستگیها دارد که شبیه سازی واکنش معرف ناپیوستگیهای زمین شناسی را ممکن میسازد. شبیه به همین برای مواد دیگر نیز صادق است. ۳DEC بر پایه ی محاسبات لاگرانژی است که مدلسازی حرکات بزرگ و تغییر شکلهای یسستم بلوکی بسیار مناسب است.
خصویات متمایز کننده ی ۳DEC
- توده سنگ بوسیله‌ی اجتماع سه بعدی بلوکهای صلب و یا تغییر شکل پذیر مدل میشود.
- ناپیوستگیها به عنوان برهم کنش مرزی مجزای بین این بلوک ها مورد توجه قرار می‌گیرد و رفتار درزه برای این برهم کنش‌ها تعیین میشود.
- الگوی درزه‌ی ناپیوستار و پیوستار میتواند بر پایه‌ی آماری تولید شود. یک ساختار درزه میتواند بطور مستقیم از نقشه برداری زمین شناسی در داخل مدل ساخته شود.
- ۳DEC یک الگوریتم حل صریح در زمان را بکار می‌گیرد بطوری که هر دو تغییر شکل بزرگ و چرخش را سازگار میکند و محاسبات حوزه‌ی زمان را مجاز میکند.
- امکانات گرافیکی، بکارگیری اهداف سه بعدی را مجاز می سازد. در نمایشگر گرافیکی، کاربر میتواند در داخل مدل حرکت کرده و مناطقی را در مدل نامرئی کند تا دید بهتری برای مناطق هدف خود داشته باشد. این به کاربر اجازه می‌دهد تا مدل را برای آنالیز ژئوتکنیکی و نیز ارائه سه بعدی بکار بگیرد.
گروه سیویل پروجکت متشکل از دانشجویان و فارغ التحصیلان ارشد و دکتری از دانشگاه های صنعتی شریف و امیر کبیر و علم و صنعت قادر است شما عزیزان را در زمینه انجام پروژه با نرم افزار ۳DEC یاری نماید.
