تحلیل عددی نمونه جدید آزمایشگاهی جهت انجام آزمایش های شکست تحت بارگذاری مود مرکب i/iii

هندسه قطعه آزمایشگاهی به منظور انجام آزمایش‌های شکست یکی از چالش‌های مهم در تعیین استحکام شکست مواد می‌باشد. در این پژوهش، یک نمونه جدید آزمایشگاهی موسوم به نیم‌دیسک خمشی حاوی ترک سه‌بعدی جهت بررسی رفتار شکست مواد مهندسی تحت بارگذاری مرکب کششی-برشی خارج صفحه‌ای (i/iii) پیشنهاد شده است. این نمونه نیم‌دیسک شکل، حاوی ترک مورب بوده و بصورت خمش سه نقطه‌ای بارگذاری می‌شود. به منظور محاسبه ضرایب شدت تنش در نوک ترک نمونه پیشنهادی با پارامترهای هندسی و بارگذاری مختلف، تحلیل‌های گسترده اجزای محدود در نرم‌افزار آباکوس بصورت سه‌بعدی انجام گرفته است. نتایج تحلیل‌ها نشان داد که این نمونه قادر به ایجاد مود مرکب i/iii بوده، بطوری که با افزایش زاویه ترک، سهم مود iii افزایش می‌یابد. در مرحله بعد به منظور بررسی قابلیت عملیاتی بودن نمونه پیشنهادی، چند نمونه از جنس بتن آسفالتی ساخته و تحت مودهای مختلف مرکب i/iii مورد آزمایش تجربی قرار گرفت. نتایج نشان داد که نمونه پیشنهادی به درستی می‌تواند مود بارگذاری i/iii را شبیه‌سازی کند. همچنین نتایج شکست نشان داد که با افزایش مود iii، استحکام شکست بتن آسفالتی کاهش می‌یابد. از طرف دیگر، بررسی سطح شکست نمونه‌ها نشان داد که در حالت بارگذاری مود iii، مسیر رشد ترک بصورت پیچشی بوده است.