استفاده از روش ناپیوستگی جابه‌جایی در تحلیل مکانیسم انتشار ترک ها در مواد شبه سنگی

در طبیعت، مواد ترد سنگی ترک دار (ترک‌های از پیش موجود) معمولاً تحت بارگذاری فشاری قرار می گیرند. مطالعه مکانیسم انتشار ترک ها در سنگ برای طراحی سازه های سنگی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این تحقیق، مکانیسم شروع، گسترش و بهم پیوستگی ترک های از پیش موجود در مدل‌های عددی و نمونه های شبه سنگی تحلیل شده است . همچنین، تاثیر زاویه ترک بر تنش شروع رشد ترک، تنش بهم پیوستگی و زاویه شروع رشد ترک مورد بحث قرار گرفته است. روش عددی بکارگرفته شده ناپیوستگی جابه‌جایی به همراه المان‏های مرتبه بالا (المان‏های کوادراتیک) است که یکی از زیر مجموعه های روش المان مرزی غیر مستقیم می‌باشد. نمونه های آزمایشگاهی از مواد شبه سنگی ( ترکیبی از سیمان، ماسه و آب) تهیه شده‌اند و در آن‌ها ترک های از پیش موجود با زوایای مختلف و فاصله داری یکسان نسبت به همدیگر ایجاد شده است. با بارگذاری محوری این نمونه ها تنش شروع ترک، تنش شکست و مسیر انتشار و بهم پیوستگی ترک ها تعیین گردیده است.. اثر زاویه ترک‌های اولیه نسبت به همدیگر باعث تغییر مسیر بهم پیوستگی و مسیر نهایی شکست می‌گردد. بر اساس نتایج بدست آمده از آزمایشات و مدل‌سازی عددی، ترک‌های باله‌ای ابتدا شروع به انتشار می‌کنند و نقش اصلی را در شکست نهایی نمونه‌های شبه سنگی دارند، اما امکان تشکیل شدن ترک‌های ثانویه از نوک ترک‌های از پیش موجود وجود دارد. مقایسه نتایج عددی و آزمایشگاهی نشان می دهد که روند انتشار و بهم پیوستگی ترک ها از تطابق بسیار خوبی برخوردار هستند.