مدل اساسی سه بعدی غیر خطی برای تنش- کرنش بتن

پیش بینی رفتار بتن در اغلب موارد برای تمام الگوهای مختلف بارگذاری توسط یک قانون یا مدل مشخصه عمدتاً بسیار سخت و دشوار می باشد. رفتار غیر خطی بتن به سبب این است که انرژی در بتن از روش های مختلف اتلاف می شود. این اتلاف انرژی ناشی از تحولات صورت گرفته در ریز ترکها، ریز خرد شدگی ها و جریان خمیری و تسلیم بتن می باشد. هر یک از این مکانیزم ها بسته به طبیعت بارگذاری و میزان قدرت آن، نوع اختلاط مصالح، شکل، جهت و توزیع ریز ترک ها و حفره ها و تاثیر متقابل بین این پارامترها می تواند موثر بر قانون مشخصه بتن باشند. بنابراین به تئوری یک پارچه ای با پشتوانه ای از دانش طبیعت غیر همسانگرد بتن و اثر مکانیزم های فعال انرژی مناسب نیاز است تا بتوان کلیه تاریخچه بارگذاری را محاسبه کند. در این رساله از تئوری ترکیبی ارتجاعی، خمیری، خسارت و شکست استفاده شده است تا با ترکیب مکانیزم های مختلف بتواند رفتار بتن را پیش بینی کند. این رساله قانون ساختاری یا مشخصه (اساسی) رفتاری سه بعدی جدیدی را برای تخمین رفتار غیر خطی بتن ارائه می کند. این قانون قابلیت تعیین رفتار مواد شبه ترد را که وابسته به فشار و غیر وابسته به فشار باشند، تحت مسیرهای بارگذاری، باربرداری و بارگذاری مجدد به خوبی دارا می باشد. هدف اصلی پیشنهاد این قانون مشخصه ارائه قواعد مرتبط به تولید مدل رفتاری چرخه ای (تاریخچه ای) است که به طور کامل بتواند مدل رفتاری بتن را در سازه های سه بعدی بتنی است. به منظور تولید این قانون، تابع پتانسیل خمیری-شکست-خسارت به کار گرفته شده تا رفتار سخت شوندگی و نرم شوندگی را بتوان بر اساس وجود یا حصول ترک ها، ریز ترکها، خردشدگی ها و ریز خرد شدگی ها به راحتی در بتن مدل نمود. تابع پتانسیل جدید بکار رفته در قانون مشخصه بر اساس تئوری هندسه چند گون نوشته شده است. به منظور ساخت تابع پتانسیل از روابط رویه های مشتق پذیر و تحدب و همواری سطح و نتایج آزمایشگاهی بر روی بتن استفاده شده است. همچنین برای اتحاد و یکپارچگی بین تئوری های مختلف در روابط قوانین مشخصه کلیه روابط بر پایه قوانین ترمودینامیک نوشته شده است. در ادامه براساس تئوری های خمیری و مکانیک شکست و خسارت محیط های پیوسته قانون مشخصه ارائه شده است و در انتها به منظور صحت سنجی و تطبیق قانون مشخصه با نتایج آزمایشگاهی، نتایج حاصل شده از مدل با نتایج آزمایشگاهی ارائه شده توسط برخی از محققین مورد مقایسه قرار گرفته است.