بررسی مکانیک شکست پانل بتنی لایه‌ای تابعی مقاوم در برابر بارگذاری ضربه

در این تحقیق مطالعات عددی مکانیک شکست مربوط به رشد ترک یک ماده بتنی لایه‌ای تابعی مقاوم در برابر بارگذاری ضربه گلوله شامل بتن معمولی، مسلح الیافی و سنگدانه‌های سفت به وسیله مدلسازی آزمایش خمش سه نقطه‌ای در حضور ترک اولیه ارائه شده است. از مدل ناحیه چسبنده دو خطی برای بتن معمولی و بتن با سنگدانه‌های سفت و سه خطی برای بتن مسلح الیافی به منظور رفتار شکست در ناحیه فرآیند استفاده شده و روش محاسباتی المان محدود توسعه یافته (XFEM) برای آنالیز عددی به کار گرفته شده است. نتایج حاصل از مدلسازی عددی آزمایش خمش سه نقطه‌ای به وسیله منحنی بار-بازشدگی نوک ترک (P-CMOD) مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. نمونه لایه‌ای تابعی در مقایسه با نمونه‌های همگن بتن معمولی، مسلح الیافی و سنگدانه‌های سفت مورد بررسی قرار گرفته و نتایج نشان داد که نمونه مسلح الیافی همگن رفتار شکست به مراتب بهتری از نمونه‌های دیگر دارد و نمونه لایه‌ای تابعی نیز به دلیل دارا بودن لایه مسلح الیافی در لایه انتهایی در مقایسه با نمونه‌های بتن معمولی و بتن با سنگدانه‌های سفت دچار شکست ناگهانی نمی‌شود. همچنین اثرات هر یک از لایه‌ها و تغییر ضخامت آن‌ها مورد ارزیابی قرار گرفته و مشاهده گردید که لایه مسلح الیافی با توجه به انرژی شکست زیاد ناشی از پل‌بندی الیاف‌ها نسبت به سایر لایه‌ها، تاثیر مفیدی بر رفتار شکست نمونه دارد و با اتخاذ موقعیت و ضخامت مناسب برای این لایه می‌توان ضمن تامین کارایی مناسب در رفتار شکست، هزینه مصالح را نیز به میزان قابل توجهی کاهش داد.