امکان سنجی مدل سازی رشد سه بعدی ترک در محیط های متخلخل با حفرات دایروی با استفاده از مقاطع دوبعدی

با توجه به پیچیدگی های مطالعات آزمایشگاهی رشد ترک در مقیاس حفره، روش های عددی متعددی در تحلیل مسایل محیط های متخلخل استفاده شده است. این روش ها، در مورد نمونه های سه بعدی حجیم با هزینه های محاسباتی زیادی همراه است. بنابراین، ارائه روش هایی جهت کم نمودن هزینه های محاسباتی، اهمیت ویژه ای دارد. یکی از این راهکارها، شبیه سازی فرآیند رشد ترک و شکست به صورت دوبعدی و تعمیم آن به فضای سه بعدی است. در این پژوهش، امکان استفاده از این راهکار در تحلیل فرآیند تخریب مدل های سه بعدی و تخمین سریع تر رفتار ماده بررسی می شود. ابتدا، مدل های شامل یک ترک و یک حفره در نرم افزار آباکوس مدل سازی شده و در ادامه به مدل های پیچیده تر حاوی پنج حفره در آرایش های مختلف، تعمیم یافتند. مسیر رشد ترک و میزان مقاومت کششی مدل های سه بعدی و مقاطع دو بعدی به طور جداگانه محاسبه و مقایسه شدند. همچنین، مقاطع دوبعدی ابتدا در یک صفحه مختصات سه بعدی به یکدیگر الحاق شده و در نهایت در فضای سه بعدی نمایش داده شدند. نتایج نشان داد که مقاطع دوبعدی که شامل بیشترین تعداد حفرات مدل سه بعدی هستند، جواب های بهتری ارائه می دهند. از طرفی، صفحه نهایی شکستگی نمونه در مقاطع دوبعدی همانند مدل سه بعدی است. میانگین مقاومت کششی مقاطع دوبعدی تطابق قابل قبولی با مدل های سه بعدی دارند، به طوری که مقدار مقاومت محاسبه شده در بیشتر موارد، کمتر از ۶% با نمونه سه بعدی اصلی اختلاف دارند. نزدیکی نتایج مقاطع دوبعدی با مدل سه بعدی و همچنین کاهش زمان پردازش مساله در حدود ۸۵%، نشان از کارآیی روش پیشنهادی در این پژوهش است.

کلیدواژه ها:

محیط متخلخل ، رشد ترک ، مدل سازی ، آباکوس ، مقاطع دوبعدی