ارایه یک مدل خرابی ریزمکانیکی برای مواد شکننده تحت بارگذاری فشاری تک‌محوره با نرخ کرنش بالا

در دهه‌های اخیر مدل‌های خرابی پدیدارشناسانه برای مطالعه خرابی مواد سنگی توسط محققان متعددی به کار برده شده‌اند. بیشتر مدل‌های خرابی پدیدارشناسانه از اصول ترمودینامیک برگشت‌ناپذیر برای حل مساله استفاده می‌کنند. از آنجایی که در مدل‌های خرابی پدیدارشناسانه برای حل فرآیند خرابی در مواد شکننده فیزیک واقعی فرآیند خرابی در مواد شکننده چندان در نظر گرفته نمی‌شود، بنابراین مدل‌های خرابی ریزمکانیکی روش‌های نوینی برای در نظر گرفتن فیزیک واقعی مساله در ریز مقیاس به ویژه جوانه‌زنی و رشد ترک‌های بال‌دار از ریزترک‌های اولیه‌اند که مورد توجه محققان قرار گرفته‌اند. لغزش اصطکاکی بر سطوح ریزترک‌های بسته موجب تغییرشکل‌های غیرخطی و جوانه‌زنی ترک‌های بال‌دار از نوک ریزترک‌های اولیه می‌شوند. از آنجایی‌که مواد سنگی توزیع مختلفی از ریزترک‌های اولیه از نظر اندازه و جهت دارند، تحت بارگذاری دینامیکی همه ریزترک‌های ذاتی موجود در مواد سنگی فعال‌ شده و رشد می‌کنند. اندرکنش ریزترک‌ها با یکدیگر و بهم ‌پیوستن آن‌ها نقش مهمی در میزان خرابی تجمعی و تشکیل صفحه شکست بزرگ‌مقیاس در مواد سنگی دارد. روش‌های همگن‌سازی مختلفی از قبیل توزیع رقیق، موری تاناکا، خودسازگار و پونته کاستاندا برای محاسبه پارامترهای معادل مکانیکی به ‌کار برده می‌شوند. در این مطالعه از روش همگن‌سازی خودسازگار (scs) برای تعیین پارامترهای همگن ‌سازی شده محیط معادل نمونه سنگی تحت بارگذاری فشاری دینامیکی تک‌محوره استفاده شده است. الگوریتم مدل خرابی توسعه داده شده در محیط نرم‌افزار تجاری تفاضل محدود (flac) کدنویسی شده است. در این مطالعه با استفاده از مدل خرابی توسعه داده‌ شده مقاومت نمونه سنگی در شرایط آزمایش مقاومت فشاری تک‌محوره به ازای نرخ‌های کرنش مختلف و با مقادیر بالا مدلسازی و تحلیل شده است. نتایج تحلیل‌ها و شبیه‌سازی‌ها وابستگی مقاومت حداکثری نمونه به نرخ کرنش اعمالی را نشان می‌دهد. هم‌چنین مطابق با نتایج، با افزایش نرخ بارگذاری میزان مقاومت فشاری نمونه افزایش می‌یابد.