به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

فهرست مطالب امید رضا بارانی

  • رعنا آسمانی*، امیدرضا بارانی

    در نوشتار حاضر، یک روش جدید برای مدل سازی باند برشی ارائه شده است. برای مدل سازی، به منظور یافتن مسیر ناپیوستگی از تحلیل دوشاخه یی استفاده شده است. همچنین برای اولین بار برای مدل سازی باند برشی، المان های با ضخامت صفر استفاده شده است. با استفاده از درایه های تانسور سختی مماسی، یک تابع محاسبه شده است که با استفاده از علامت و ریشه های مشتق آن، مکان و جهت ناپیوستگی تعیین شده است. پس از شروع محلی شدن کرنش، با استفاده از المان های با ضخامت صفر در مسیر ناپیوستگی، ابتدا رفتار باند برشی و سپس با ادامه ی بارگذاری، گسترش باند برشی مدل سازی شده اند. روش مذکور در دو مثال عددی استفاده شده و با مقایسه ی نتایج آن ها با نتایج روش های موجود، نشان داده شده است که روش جدید در مدل سازی رفتار باند برشی توانایی دارد.

    کلید واژگان: اجزاء محدود, المان با ضخامت صفر, باند برشی, مدل سازی, محلی شدن کرنش _}}
    R. Asemani *, O.R. Barani

    A shear band is a narrow zone of intense shearing strain within a largely unsheared matrix. During the shear band formation, relative tangential displacement of blocks of material on two sides of the band occurs. Width of this region varies from a few to hundreds of microns. Despite the infinitesimal width of the band, its relative tangential deformation may extend to several centimeters and may even lead to exertion of macroscopic influence on the medium.In this paper, a new method for modeling of shear band is presented. A bifurcation analysis is used to detect the onset of localization in an element to determine the geometry of the localized deformation modes. Therefore, a computational procedure is discussed for detecting the onset of localization and determining the localization directions and the shear band path. A zero thickness element is utilized to simulate the slip surface in the shear band. Plane strain condition is assumed in numerical simulations, and elasto-plastic finite element method is used in analysis.When the onset of localization is detected, the zero thickness element is added to the shear band path, which closely reproduces the shear band response. The proposed methodology is applied to two numerical examples, and the results are compared with the other existing methods which demonstrate the ability of the method to resolve the geometry of localized failure modes and reproduce the shear band response. The first example is a simple shear problem that includes a rectangular solid with fixed supports in its bottom, subjected to uniform shear deformation on the upper boundary. The second example is a slope failure problem, which includes a downward displacement applied to the middle of a rigid block on the top of a slope. The shear band path and the force-displacement curves are plotted for both examples and have good agreement with the reported results.

    Keywords: Finite Element, Zero Thickness Element, Shear Band, Modeling, Strain Localization}
  • مریم نصرتی، علی اکبر گلشنی*، امید رضا بارانی
    از نقطه نظر مهندسی نفت و گاز در چاه هایی با نفوذپذیر کم یا چاه های آسیب دیده یکی از مهم ترین اهداف ، افزایش بهره دهی است. روش های گوناگونی برای افزایش بازده چاه های نفت و گاز با نفوذپذیری پایین وجود دارد. از مهم ترین روش های افزایش بهره دهی می توان به پدیده شکست هیدرولیکی اشاره کرد. در این پژوهش مدل سازی دو بعدی شکاف هیدرولیکی با استفاده از روش اجزای محدود و المان های چسبنده و با نرم افزار آباکوس مورد بررسی قرار گرفته است. گسترش شکاف هیدرولیکی به صورت شبه استاتیکی و در محیط متخلخل و تراوا و با نرخ تزریق سیال ثابت فرض شده است. در این پژوهش اثر سیال به صورت مستقیم در شکاف هیدرولیکی وارد شده است که در نتیجه فشار سیال بدون هیچ گونه ساده سازی در طول شکاف اعمال می شود. همچنین تاثیر دو پارامتر نرخ تزریق سیال و مدول الاستیسیته محیط بر روی تنش موثر، فشار و بازشدگی در دهانه شکاف هیدرولیکی مورد بررسی قرار گرفته است. برای صحت سنجی، نتایج مدل سازی با روش تحلیلی KGD مقایسه شده است.
    کلید واژگان: شکست هیدرولیکی, اجزای محدود, مکانیک شکست, المان چسبنده}
    Aliakbar Golshani *, Omid Reza Barani
    From oil and gas engineering point of view, one of the challenges in low permeable or damaged wells is improving the productivity. There are different methods to increase the productivity of low permeable wells and one of the most efficient one is hydraulic fracturing. In this study, two-dimensional modeling of hydraulic fracturing using finite element method and cohesive element approach through traction-separation law has been performed. This approach avoids the singularity in the crack tip and the cohesive zone fits naturally into the conventional finite element method. Hydraulic fracture is assumed to propagate in a poroelastic and permeable medium with a constant injection rate and under quasi-static conditions and the criterion for fracture initiation is quadratic nominal stress criterion. Also as a propagation criterion, Benzeggagh Kenane (BK) approach has been considered. Two types of elements have been implemented in the model which are 4-node bilinear displacement and pore pressure reduced integration and 6-node displacement and pore pressure two- dimensional cohesive element. Cohesive elements have three degrees of freedom that two of them are in X and Y directions and one of them is pore pressure. Mesh size in the near fracture region is small enough to consider the stress and pressure distribution efficiently and avoid any problem in convergence. Meantime, to decrease the computation cost the mesh size gradually increases from fracture area to the boundaries. Also, to increase the accuracy of the model, the time steps for fracture propagation is 0.01 second. In addition, the effect of fracturing fluid has been directly included in the model which means that the fluid pressure would be applied along the fracture without any simplifying assumption. To validate the model, the results have been compared with KGD approach. The results indicate that in the initial steps the pressure at the wellbore wall is high which decreases with time significantly and eventually it gets a steady and uniform trend. In other words, in the initial steps, the fluid pressure should be high enough to overcome the hoop stress around the wellbore and after some injection periods, the fracturing fluid pressure would reach the breakdown pressure and the fracture starts to initiate and propagate. It is clearly observed that increasing the injection rate would lead to faster propagation of hydraulic fracture and in the models with higher injection rate the fracture tends to grow in the propagation direction. This indirectly means that increasing the injection rate would affect both opening and length of the hydraulic fracture which can result in increasing the productivity. The results reveal that the peak of the normal effective stress profiles corresponds to the fracture tip position, where the fracture opening is zero,and the peak value equals the cohesive strength of the material,as expected.Moreover,with increasing thedistance from the fracture tip,the stress decreases rapidly and approaches the initial stress value. The way that Young’s modulus affects the overall characteristics of hydraulic fracture implies that higher Young’s modulus would lead to longer fractures. In other words, formations with higher Young’s modulus can be fractured easily but the opening of the hydraulic fracture would reduce at the same time. This also indirectly means that Young’s modulus would play an important role in the productivity.
    Keywords: Hydraulic Fracturing, Finite element, Fracture Mechanics, Cohesive Element}
  • امید رضا بارانی، فاطمه دستجردی، فرزین کلانتری
    در این مقاله یک مدل هیدرومکانیکی برای بررسی محیط متخلخل اشباع دارای ناپیوستگی ارائه شده است. برای مدل سازی ناپیوستگی از مدل رفتاری ترک چسبنده استفاده شده است و جریان در داخل ناپیوستگی لایه ای در نظر گرفته شده است. معادله مومنتوم کل و معادله بقای جرم در ترکیب با فرم کلی قانون دارسی برای فاز سیال نوشته شده است. برای حل معادلات به روش عددی از روش استاندارد اجزا محدود برای پاره سازی معادلات در حوزه مکان و از روش نیومارک برای پاره سازی معادلات در حوزه زمان استفاده شده است. در نهایت اثر نفوذپذیری محیط و نرخ تزریق روی گسترش شکافت هیدرولیکی بررسی شده است.مشاهده شده است که با افزایش نفوذپذیری رشد ترک آرام تر و با افزایش نرخ تزریق رشد ترک سریعتر می شود. با 3/3 برابر شدن نفوذپذیری، بازشدگی دهانه ترک 8/43 درصد پس از یک ثانیه و 4/29 در صد پس از 6 ثانیه کاهش می یابد. طول ترک نیز 20 درصد پس از یک ثانیه و 9/15 در صد پس از 6 ثانیه کاهش می یابد. با 2،3 و 4 برابر شدن نرخ تزریق، طول ترک پس از 6 ثانیه به ترتیب 5/30، 9/55، 3/76 درصد افزایش می یابد.
    کلید واژگان: شکافت هیدرولیکی, محیط متخلخل اشباع, آنالیز همبسته, مدل رفتاری ترک چسبنده, روش اجزا محدود}
    Omid Reza Barani, Fatemeh Dastjerdy, Farzin Kalantary
    In this paper, a finite element model is developed for the fully hydro-mechanical analysis of hydraulic fracturing in saturated porous media. The model is derived within the framework of generalized Biot theory. The fracture propagation is governed by a cohesive fracture model. The flow within the fracture zone is modeled considering the lubrication equation. In order to describe the fracture in the saturated porous media, momentum equation and mass balance equation with Darcy law are employed. The standard Galerkin method and Newmark scheme are used for discretization in space and time, respectively. Finally, the effects of permeability and rate of injection on the hydraulic fracture propagation are studied. It is observed that an increase in permeability leads to slower crack propagation. In addition, increasing flow rate leads to a faster crack propagation. When permeability increases by 3.3 times, CMOD and crack length decreases by 43.8% and 20%, ,respectively after 1 second and decreases by 29.4% and 15.9%, respectively after 6 seconds. In addition, when flow rate increases by 2, 3, and 4 times, the crack length increases by 30.5%, 55.9%, and 76.3% after one second.
    Keywords: Hydraulic fracturing, Saturated porous media, Hydro-mechanical coupling, Cohesive zone model, Finite element method}
  • رروشی جدید برای تخمین خزش پایه بتن با استفاده از آزمایشهای کوتاه مدت خزش تحت دمای بالاتر
    داود مستوفی نژاد، امیدرضا بارانی، محمد مهدی سعادت پور
بدانید!
  • در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو می‌شود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشته‌های مختلف باشد.
  • همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته می‌توانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال