بررسی رشد ترک چسبنده در محیط دو فاز با استفاده از روش المان محدود توسعه یافته

ایجاد و گسترش ترک در محیط متخلخل اشباع یکی از نکات مهمی است که در چند سال اخیر تحقیقات گسترده‌ای بر روی آن انجام شده است، یکی از روش‌های نوین برای بررسی و تحلیل ناپیوستگی در محیط دو فاز مانند گسترش ترک، روش المان محدود توسعه یافته می‌باشد. مزیت این روش نسبت به روش‌های دیگر عدم نیاز به مش بندی مجدد محیط در هر مرحله از آنالیز می‌باشد. در روش المان محدود توسعه یافته با غنی کردن المان‌هایی که ناپیوستگی در آن ها وجود دارد، نیاز به مش بندی مجدد در هر مرحله از تحلیل نمی‌باشد. در این مقاله به بررسی گسترش ترک چسبنده در محیط متخلل اشباع دو فاز با استفاده از روش المان محدود توسعه یافته پرداخته شده است. برای تحلیل محیط متخلخل اشباع ابتدا معادلات بقای جرم، بقای مومنتوم و بقای انرژی برای در نظر گرفتن تاثیر همزمان جابجایی، فشار و دمای محیط متخلخل اشباع بر گسترش ترک بدست آمده و برای در نظر گرفتن نحوه گسترش ترک از مدل ترک جسبنده استفاده شده است. برای غنی کردن المان‌های ترک خورده از تابع هویساید و برای حل همزمان معادلات از روش نیوتن رافسون استفاده شده است. در انتها دو مدل عددی که توسط محققان دیگر مورد تحلیل قرار گرفته است، برای بررسی صحت سنجی روابط بدست آمده، مورد تحلیل قرار گرفته است. نتایج عددی بدست آمده نشان دهنده حداکثر 5 درصد اختلاف با نتایج کارهای عددی گذشته می‌باشد

Study of Growth of Cohesive Crack in two Phase Environments with Extended Finite Element Method

Initiation and progression of cracks in a saturated porous media is an important topic which has attracted considerable attention from researchers in the recent years. Extended finite element method (EFEM) is a contemporary technique removing the necessity of consecutive meshing of the problem in the analysis process. In the EFEM by enriching the elements whose discontinuity there exists, there is no need for remeshing at each step of the analysis. .In this paper, EFEM is used to evaluate progression of cohesive crack in a two phase saturated porous media. To analyze the saturated porous media, at the first, the equations of mass conservation, momentum conservation, and energy conservation are established to consider simultaneous effects of displacement, pressure, and temperature on the crack progression. The cohesive model is used to simulate crack progression. Heavyside functions are used to enrich finite elements and the resulting system of equations are solved by Newton Raphson method. Finally, the numerical model were analyzed by other researchers is considered to evaluate the derived relationships. Numerical result show that maximum variation by other researchers is 5%.