نرم افزار 3DEC يک برنامه‌ي عددي سه بعدي است که بر پايه روش المان مجزا (distinct element method) براي مدلسازي توده سنگهاي ناپيوسته بکار ميرود. از اين برنامه براي مدلسازي ناپيوستار استفاده ميشود.

پايه ي اين برنامه، فرمولاسيون عددي تست شده ي در برنامه ي دو بعدي UDEC ميباشد. برنامه ي 3DEC پاسخ مواد ناپيوسته مانند توده سنگهاي درزه دار را به هر نوع بارگذاري استاتيکي و ديناميکي شبيه سازي ميکند.

در حقيقت اين نرم‌افزار محيط توده سنگ را به بلوکهاي مجزاي صلب و يا تغيير شکل پذير تقسيم کرده و با در نطر گرفتن ناپيوستگي بين آنها تغيير شکل و چرخش آنها را محاسبه مي نمايد.

يکي از روشهاي طراحي در پروژه‌هايي همچون تونل، سد، مغار نيروگاه‌هاي برق آبي، شيب و غيره روشهاي تحليلي است. يکي از زيرمجموعه هاي روشهاي تحليلي روشهاي عددي مي‌باشد. روش هاي عددي تنوع زيادي دارند که عمدتا براي مدلسازي پيوستار استفاده ميشوند. ولي از انجا که محيط‌هاي سنگي عمدتا داراي درزه و شکاف بوده و ناپيوسته هستند بايد با روشهاي ناپيوستار آنها را مدلسازي کرد.

نرم افزار موجود براي مدلسازي ناپيوستار UDEC و 3DEC ميباشند که اولي حالت دو بعدي و دومي سه بعدي را مدل ميکنند.

3DEC يک برنامه command-driven است. بعبارتي دستورات بايد در آن بايد تايپ شود. در 3DEC بيش از 40 دستور اصلي و نزديک 400 دستور اصلاحي وجود دارد که توسط نرم‌افزار تشخيص داده مي‌شود. براي يک کاربر جديد ممکن است وظيفه‌ي سختي به نظر آيد که از ميان دستورات موجود موارد لازم را براي آناليز مورد نيازش انتخاب کند.

مدلسازي توده سنگهاي ناپيوسته با نرم افزار 3DEC

يکي از روشهاي طراحي در پروژه‌هايي همچون تونل، سد، مغار نيروگاه‌هاي برق آبي، شيب و غيره روشهاي تحليلي است. يکي از زيرمجموعه هاي روشهاي تحليلي روشهاي عددي مي‌باشد. روش هاي عددي تنوع زيادي دارند که عمدتا براي مدلسازي پيوستار استفاده ميشوند. ولي از انجا که محيط‌هاي سنگي عمدتا داراي درزه و شکاف بوده و ناپيوسته هستند بايد با روشهاي ناپيوستار آنها را مدلسازي کرد. نرم افزار موجود براي مدلسازي ناپيوستار UDEC و 3DEC ميباشند که اولي حالت دو بعدي و دومي سه بعدي را مدل ميکنند. اين نرم افزارها توسط گروه Itasca ارائه شده است. در اينجا با توجه به اولويت مسائل سه يعدي تصميم گرفته شد که 3DEC براي يادگيري انتخاب شود.


◄ مقدمه اي بر تواناييها و کاربردهاي 3DEC
3DEC يک برنامه‌ي عددي سه بعدي است که بر پايه روش المان مجزا (distinct element method) ميباشد. از اين برنامه براي مدلسازي ناپيوستار استفاده ميشود. پايه ي اين برنامه، فرمولاسيون عددي تست شده ي در برنامه ي دو بعدي UDEC ميباشد. برنامه ي 3DEC پاسخ مواد ناپيوسته مانند توده سنگهاي درزه دار را به هر نوع بارگذاري استاتيکي و ديناميکي شبيه سازي ميکند.

مواد ناپيوسته بعنوان مجموعه اي از بلوکهاي مجزا در نظر گرفته ميشوند. ناپيوستگيها بعنوان شرايط مرزي بين بلوکها در نظر گرفته ميشوند. در اين روش جابجاييهاي بزرگ و همچنين چرخش هاي بلوکها مجاز ميباشد. (در حقيقت يکي از محدوديتهاي روشهاي المان محدود که کاربرد آنها را در مهندسي سنگ محدود ميکند ، عدم توانايي آن در مدلسازي جابجايي‌هاي بزرگ ميباشد.). بلوک هاي مجزا ميتواند بصورت صلب و يا تغيير شکل پذير رفتار کنند. بلوک هاي تغيير شکل پذير به جز هاي کوچکتر شبکه ي المانهاي تفاضل محدود تقسيم ميشوند. بطوري که هر المان بر طبق قانون تنش-کرنش خطي و يا غير خطي تعيين شده رفتار ميکند. حرکات نسبي ناپيوستگيها نيز بوسيله ي روابط نيرو- جابجايي خطي و يا خير خطي براي حرکت در هر دو جهت نرمال و برشي کنترل ميشود. 3DEC چندين مدل رفتاري مواد را براي بلوکهاي سالم و ناپيوستگيها دارد که شبيه سازي واکنش معرف ناپيوستگيهاي زمين شناسي را ممکن ميسازد. شبيه به همين براي مواد ديگر نيز صادق است. 3DEC بر پايه ي محاسبات لاگرانژي است که مدلسازي حرکات بزرگ و تغيير شکلهاي يسستم بلوکي بسيار مناسب است.

◄ در زير خصويات متمايز کننده ي 3DEC خلاصه شده است:

1. توده سنگ بوسيله‌ي اجتماع سه بعدي بلوک‌هاي صلب و يا تغيير شکل پذير مدل مي‌شود.

2. ناپيوستگي‌ها به عنوان برهم کنش مرزي مجزاي بين اين بلوک ها مورد توجه قرار مي‌گيرد و رفتار درزه براي اين برهم کنش‌ها تعيين مي‌شود.

3. الگوي درزه‌ي ناپيوستار و پيوستار مي‌تواند بر پايه‌ي آماري توليد شود. يک ساختار درزه مي‌تواند بطور مستقيم از نقشه برداري زمين شناسي در داخل مدل ساخته شود.

4. 3DEC يک الگوريتم حل صريح در زمان را بکار مي‌گيرد بطوري که هر دو تغيير شکل بزرگ و چرخش را سازگار مي‌کند و محاسبات حوزه‌ي زمان را مجاز مي‌کند.

5. امکانات گرافيکي، بکارگيري اهداف سه بعدي را مجاز مي سازد. در نمايشگر گرافيکي، کاربر مي‌تواند در داخل مدل حرکت کرده و مناطقي را در مدل نامرئي کند تا ديد بهتري براي مناطق هدف خود داشته باشد. اين به کاربر اجازه مي‌دهد تا مدل را براي آناليز ژئوتکنيکي و نيز ارائه سه بعدي بکار بگيرد.

فرمولاسيون و توسعه ي روش المان مجزا بکار رفته در 3DEC در يک دوره ي 25 ساله صورت گرفت. اين روش در 1971 توسط Cundall شروع شد. در 1988 اعضا Itasca و Cundal ؛ 3DEC را براي انجام محاسبات مهندسي بوسيله‌ي PC ايجاد کردند. اين نرم‌افزار براي کامپيوترهاي با سرعت بالا طراحي شد بطوري که مدل‌ها چندين هزار بلوک را شامل مي‌شوند.

نکته اي که اينجا قابل توجه است اين است که براي محيط هاي ناپيوسته روشهاي چندي موجود است. به اين روشها در کل “discrete element method” گفته ميشود که distinct element method يکي از آنهاست و 3DEC بر اساس آن است. بعبارتي چهار کلاس عمده براي برنامه هاي کامپيوتري مطابق با اهداف discrete element method. وجود دارد:

1. Distinct Element Programs: اين برنامه حل مستقيم معادلات حرکت؛ explicit time-marching را استفاده ميکند. بلوکها ميتوانند صلب يا تغيير شکل پذير باشند(با تجزيه به المانها)؛ تماسها تغيير شکل پذيرند. 3DEC در اين رسته قرار مي‌گيرد.

2. Modal Methods : مشابه روش distinct element method در موارد بلوکهاي صلب است. اما براي بلوکهاي تغيير شکل پذير modal superposition استفاده ميشود.

3. Discontinuous Deformation Analysis (DDA) : تماسها صلب مي‌باشند. و بلوکها مي‌توانند صلب و يا تغييرشکل پذير باشند. شرط عدم نفوذ بوسيله‌ي برنامه‌ي تکرار انجام مي‌شود.

4. Momentum-Exchange Methods : تماسها و بلوکها هر دو صلبند. مقدار جنبش آني بين دو بلوک در تماس طي برخورد آني تعويض مي‌شود. لغزش اصطکاکي مي‌تواند ارائه شود.

با اميد به آنکه با اين خلاصه ها کمي تقسيم بندي و اصول ارائه شده باشد از اين به بعد هدف اين است که نحوه ي استفاده از نرم افزار 3DEC براي افرادي که براي اولين بار مي‌خواهند با آن آشنا شوند شرح داده مي‌شود. 3DEC يک برنامه ي command-driven است. بعبارتي دستورات بايد در آن بايد تايپ شود. در 3DEC بيش از 40 دستور اصلي و نزديک 400 دستور اصلاحي وجود دارد که توسط نرم‌افزار تشخيص داده مي‌شود. براي يک کاربر جديد ممکن است وظيفه‌ي سختي به نظر آيد که از ميان دستورات موجود موارد لازم را براي آناليز مورد نيازش انتخاب کند. اين سختي به ترسناکي نيست که براي اولين بار به نظر مي‌آيد. بطوري که کاربر در صورت آشنايي با تعداد کمي از دستورات که براي يک آناليز ساده لازم ميباشند، ميتواند کار خود را شروع نمايد. وقتي کاربر کمي با نرم افزار آشنا شد و از آن استفاده کرد انگاه ميتواند دستورات بيشتر و تحليل هاي پيچيده تر را بکار بگيرد. در اين قسمت سعي بر آن است که دستورات ضروري براي يک شروع کننده آورده شود.

سرفصل های دوره:   

•        مروری بر روشهای عددی
•         ایجاد هندسه مدل
•          صلب یا تغییر شکل پذیر بودن تحلیل بلوکها
•         شرایط مرزی و شرایط اولیه
•         بارگذاری و مدلسازی مرحله ای
•         انتخاب مدل رفتاری مناسب برای ماده سنگ و ناپیوستگی ها
•         راههای افزایش کارآیی مدل
•         تفسیر نتایج
•         و ...

آموزش بصورت حضوری، آنلاین و یا ارائه کامل فیلم های آموزشی صورت می گیرد (البته در فیلم های آموزشی تمرین هایی نیز در هر آموزش در نظر گرفته شده است که  پس از انجام آنها از سوی داوطلب آموزش، نتایج توسط مدرس کنترل و گزارش داده می شود.

جهت دریافت پک جامع آموزش این نرم افزار بهلینک زیر مراجعه فرمایید

http://irock1.ir/product/15

برای دانلود نرم افزار (نسخه بدون محدودیت) به ادامه مطلب بروید