کاربرد روش المان مجزا در مکانیسم شکست دیسک های شبه سنگی حفره دار و بررسی مقاومت کششی آن ها

پارامترهای فیزیکی و مکانیکی از قبیل تخلخل، مقاومت فشاری، کششی و مدول الاستیسیته با معیار شکست در ارتباط هستند. توده سنگی عموما حاوی تخلخل و حفره است. مطالعه مکانیسم انتشار ترک ها در سنگ برای طراحی سازه های سنگی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. هدف این مقاله، بررسی مکانیسم شکست در نمونه های شبه سنگی حاوی حفره و تاثیر آن روی مقاومت کششی با استفاده از روش عددی المان مجزا (DEM) است. نتایج مدلسازی عددی با تست های آزمایشگاهی، مقایسه شده است. در این مقاله تاثیر اندازه و موقعیت قرارگیری حفره ها بر الگوی شکست و مقاومت کششی نمونه ها بررسی شد. بدین منظور، تعدادی مدل سازی عددی با تخلخل های 0، 6.18، 6.25، 12.5 و 18.75 درصد برای نمونه های دیسکی از سنگ جهت شبیه سازی تست برزیلی انجام گرفت. نتایج مدل سازی عددی نشان داد که مدل های ساخته شده با نرم افزار UDEC مطابقت قابل قبولی از لحاظ الگوی شکست و رشد ترک با تست های آزمایشگاهی داشت. ترک های کششی معمولا از بالا یا پایین حفره شروع می شود و نهایتا تا سطح تماس نمونه و فک، گسترش می یابند. با افزایش تخلخل از صفر تا 6.2 درصد، مقاومت کششی با روند خطی به شدت کاهش می یابد و سپس با افزایش تخلخل تا 18.75 درصد، به صورت نمایی کاهش محسوسی دارد. از مقایسه نتایج مدل سازی عددی با مدل های آزمایشگاهی نتیجه گیری شد که نرم افزار UDEC به دلیل حل کرنش مسطح، مقاومت کششی نمونه های شبه سنگی را کمتر از آزمون های آزمایشگاهی تخمین می زند.

کلیدواژه ها:

روش عددی المان مجزا ، مکانیسم شکست ، مقاومت کششی ، نرم افزار UDEC ، تست برزیلی