مدل‌سازی فیزیکی رفتار شمع حرارتی منفرد در خاک خشک

در این مقاله، رفتار مکانیکی شمع حرارتی منفرد در طول چرخه‌های گرمایشی و سرمایشی با استفاده از مدل‌سازی فیزیکی در شرایط شتاب ثقل (1-g) مورد بررسی قرار می‌گیرد. شمع مدل یک لوله آلومینیومی با انتهای بسته به طول 600 میلی‌متر با قطر 2 سانتی‌متر و ضخامت دیواره 2/1 میلی‌متر است.که دمای آن بوسیله گردش آب با دمای مشخص در داخل لوله‌‌ی u شکل تعبیه شده در داخل شمع کنترل می‌شود. کرنش‌های محوری در امتداد شمع نیز با استفاده از کرنش‌سنج‌های متصل به بدنه‌ی شمع، در ترازهای مختلف اندازه‌گیری می‌شوند. یک سنسور جابجایی‌سنج نیز به سر شمع متصل شده‌است تا نشست‌های آن را در طول آزمایش ثبت کند. چندین ترموکوپل نیز برای پایش تغییرات دمای شمع و خاک اطراف آن استفاده می‌شود. همچنین در زیر نوک شمع، دو سلول فشار کل برای اندازه‌گیری تغییرات فشار قائم و افقی خاک در طول چرخه‌های حرارتی نصب شده‌است. و در ادامه تعداد ده چرخه‌ی گرمایشی و سرمایشی با دامنه دمایی 6 درجه سانتی‌گراد (δt= ± 6 °c) در حضور سربار مکانیکی ثابت 19 کیلوگرمی بر روی شمع حرارتی، جهت مطالعه رفتار طولانی مدت آن، اعمال شده‌است. نتایج بدست آمده از آزمایشات نشان می‌دهد که در هر چرخه حرارتی تحت سربار مکانیکی ثابت، نشست‌های برگشت‌ناپذیری در شمع ایجاد می‌شود؛که مقدار این جز نشست‌ها با افزایش چرخه‌های حرارتی به تدریج کاهش یافته و مقدار نشست کل به حد معینی مجانب می‌شود. مشاهدات این مطالعه برای درک بهتر رفتار ترمومکانیکی شمع‌های انرژی تحت بارهای توامان مکانیکی محوری و حرارتی می‌تواند مفید باشد.