شبیه سازی رفتار مکانیکی یک محیط دانه ای اشباع با استفاده از روش اجزای منفصل (DEM)

روش اجزای منفصلDiscrete Element Method; DEMنخستین بار توسطCundallمعرفیگردید. در این روش محیط دانهای بصورت مجموعهای از ذرات جدا از هم و نه به شکل یک محیط پیوسته، درنظرگرفته شده و تحلیل میشود. خاک های دانهای اشباع یک محیط دوفازی را تشکیل میدهند؛ فاز جامد (فاز گسسته) که یک شبکه متخلخل با شکل تصادفی را تشکیل می دهد و فاز مایع (فاز پیوسته) که منافذ بین ذرات جامد را پر میکند. چنین خاکهایی رفتار غیرخطی بسیار پیچیدهای را از خود نشان میدهند. این رفتار ناشی از برهمکنشهای پیچیده ذره بر ذره و سیال بر ذره است. در این مقاله سعی بر آن است تا چنین محیطی بر پایه روش اجزای منفصل و با اعمال تغییراتی در آن برای در نظر گرفته- شدن محیط پیوسته سیال و اثرات ناشی از آن، مدلسازی گردد. جهت بررسی رفتار محیط دانهای اشباع از یک مدل دو بعدی استفاده شده است مدل دوبعدی مورد استفاده با استفاده از نرمافزارPFC2Dو زبان برنامه نویسی داخلی آنFISH)پیاده سازی شده است. این نرم افزار در حالت عادی تنها قادر به مدلسازی ذرات خشک (بدون درنظرگرفتن فشار حفرهای) است و بنابراین قادر به مدلسازی سیال حفرهای و تاثیرات آن بر رفتارمحیط دانهای اشباع نیست. در این تحیق اعمال اثرات سیال حفرهای در فضای بین ذرات با استفاده از برنامهنویسی به زبانFISHو ایجاد تغییراتی در برنامه پایه صورتگرفتهاست. محیط دانهای اشباع بصورت مجموعهای از ذرات دایرهای شکل و سیال بین ذرات، در نظرگرفته شده است. نیروهای ناشی از برهمکنش سیال- ذره بوسیله روابط معتبر نیمه تجربی محاسبهگردیدهاست. در پایان یک آزمایش برش دومحوری شبیهسازی شدهاست. نتایج بدست آمده نشاندهنده آن است که مدل پیشنهادی قادر به پیشبینی پاسخ محیط دانهای اشباع تحت بارگذاری دومحوری است.همچنین شکل کلی پاسخ بدست آمده با استفاده از مدل دوبعدی محیط دانهای اشباع، بهنحو رضایتبخشی با نتایج آزمایشات خاک کلاسیک همخوانی و تطابق دارد

کلیدواژه ها:

روش اجزای منفصل ، ماسه اشباع ، برش دومحوری ، شبیهسازی عددی