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

در طبیعت، مواد ترد سنگی ترک­ دار (ترک‌های از پیش موجود) معمولاً تحت بارگذاری فشاری قرار می­گیرند. مطالعه مکانیسم انتشار ترک­ها در سنگ برای طراحی سازه­های سنگی از اهمیت ویژه­ای برخوردار است. در این تحقیق، مکانیسم شروع، گسترش و بهم پیوستگی ترک­های از پیش موجود در مدل‌های عددی و نمونه­های شبه سنگی تحلیل شده است . همچنین، تأثیر 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 مجموعه­های روش المان مرزی غیر مستقیم می‌باشد. نمونه­های آزمایشگاهی از مواد شبه سنگی ( ترکیبی از سیمان، ماسه و آب) تهیه شده‌اند و در آن‌ها ترک­های از پیش موجود با زوایای مختلف و فاصله داری یکسان نسبت به همدیگر ایجاد شده است. با بارگذاری محوری این نمونه­ها تنش شروع ترک، تنش شکست و مسیر انتشار و بهم پیوستگی ترک­ها 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 می­دهد که روند انتشار و بهم پیوستگی ترک­ها از تطابق بسیار خوبی برخوردار هستند.