بررسی آزمایشگاهی اثر دانه بندی محیط های ناهمگن بر گسترش ترک

- شکست سازه های سنگی و بتنی بر اثر رشد و گسترش ترک های داخلی ، ناشی از تمرکز تنش در نوک آنها، لزوم بررسی رفتار شکست این سازه ها را می-رساند. تقابل میان چقرمگی سنگ و میزان تمرکز تنش در نوک میکروترک ها، جدال بر سر گسترش یا عدم گسترش ترک است. بنابراین این مطالعه اثر ناهمگنی ناشی از اندازه دانه ها به عنوان یکی از عوامل مهم در چقرمگی نمونه ها و تاثیر گذار در مسیر گسترش ترک بررسی کرده است. برای انجام این کار، شش نوع نمونه با دانه‌بندی های متفاوت اما ترکیب یکسان ساخته شده و تحت آزمایش تعیین چقرمگی قرار گرفته است. برای بررسی بیشتر سازوکار شکست نمونه ها، از سامانه انتشار آوایی نیز استفاده شده است. نتایج بیانگر رابطه میان چقرمگی مد برش و کشش با اندازه دانه ها به صورت غیر خطی است. به گونه-ای که بیشترین چقرمگی شکست مربوط به نمونه هایی با اندازه دانه های متوسط (2.38_2) میلی متر است و با افزایش و یا کاهش اندازه دانه ها از این مقدار، چقرمگی نمونه‌ها در هر دو حالت بارگذاری برش و کشش کاهش می یابد. همچنین با مطالعه مسیر رشد ترک برای نمونه های با دانه بندی مختلف مشاهده می شود که مسیر رشد ترک در نمونه هایی با دانه بندی ریزتر، منظم تر بوده و از نوک ترک اولیه شروع شده و در جهت عمود بر تنش کششی حداکثر گسترش می یابد. ولی در نمونه‌هایی با دانه‌بندی درشت تر، ترک از مرز دانه ها شروع شده و در یک مسیر نامنظم تررشد کرده و ختم ترک در نقاطی با مقاومت کم در محیط نمونه است. با بررسی برخی پارامتر های انتشار آوایی (ae) نمونه ها همچون تعداد کانت، انرژی، فرکانس متوسط و ra نیز مشاهده شد که با تغییرات چقرمگی برای دانه‌بندی‌های مختلف، این پارامتر ها نیز تغییر می کنند. تعداد کانت های ثبت شده در بازه زمانی انتهای ناحیه الاستیک تا نقطه شروع بهم پیوستن میکروترک ها به عنوان زون شکست در نوک ترک، برای شش نمونه به دست آورده شده است که رابطه مستقیم با نمودار تغییرات چقرمگی نمونه ها در هر دو حالت مد شکست کشش خالص و برش خالص دارد. همچنین ra متوسط نیز برای نمونه های چقر بیشتر از سایر نمونه ها است که حکایت از ارتباط مستقیم این پارامتر با چقرمگی دارد.