بررسی عددی- تجربی رفتار بتن تحت تاثیر بارگذاری با نرخ کرنش بالا و ارائه یک مدل ساختاری ترکیبی

هدف از این رساله ارائه یک مدل پیشنهادی ترکیبی تخریب- ویسکوپلاستیسیته جهت بررسی رفتار بتن تحت نرخ کرنش های بالا بهمراه برطرف کردن ناسازگاری های موجود در مدل های تحلیلی کلاسیک مانند وابستگی به مش بندی، محلی شدن تخریب و غیریکتایی جواب می باشد. مدل های رفتاری کلاسیک را می توان در سه گروه پلاستیسیته، تخریب و پلاستیسیته- تخریب دسته بندی نمود. مدل های پلاستیسیته بدلیل عدم استفاده از فرمولاسیون وابسته به نرخ بارگذاری، با شروع فرآیند نرم شوندگی وابسته به مش بندی بوده و پاسخ یکتایی نخواهند داشت. علاوه بر این، بدلیل عدم درنظر گرفتن فرآیند تخریب قادر نیستند از دست رفتن پیوستگی ماده را بدرستی پیش بینی نمایند. مدل های تخریب نیز به تنهایی برای توصیف فرآیندهای برگشت ناپذیر مناسب نمی باشد. مدل های پلاستیسیته- تخریب مشکلات مدل های قبل را ندارند ولیکن ناسازگاری های ناشی از نرم شوندگی و محلی شدن تخریب همچنان وجود دارد. همچنین بدلیل عدم استفاده از فرمولاسیون وابسته به نرخ، برای بررسی رفتار بتن تحت نرخ بارگذاری بالا مناسب نمی باشند. یکی از تئوری های مناسب جهت بررسی رفتار مواد در نرخ کرنش های بالا و برطرف کردن ناسازگاری های ناشی از فرمولاسیون عدم وابسته به نرخ، تئوری ویسکوپلاستیسیته می باشد. مدل پیشنهادی تخریب- ویسکوپلاستیسیته در این رساله با استفاده از ترکیب تئوری ویسکوپلاستیسیته و فرمولاسیون غیرمحلی تخریب، علاوه بر اینکه ناسازگاری های ناشی از فرمولاسیون غیروابسته به نرخ را برطرف می کند ناسازگاری های ناشی از محلی شدن تخریب را نیز مرتفع می نماید. همچنین مدل پیشنهادی با تفکیک بین تخریب فشاری و کششی، قادر است رفتار متفاوت تخریب بتن تحت فشار و کشش را بخوبی پیش بینی نماید. مدل پیشنهادی بصورت زیربرنامه مدل رفتاری ماده در نرم افزار آباکوس پیاده سازی شده و برای شبیه سازی تست میله هاپکینسون استفاده شده است. توانایی و صحت مدل پیشنهادی در برطرف سازی ناسازگاری هایی که اشاره شد، با مقایسه نتایج حل وابسته به زمان و غیروابسته به زمان و حل ترکیبی و غیرترکیبی بصورت عددی بررسی شده است. سپس با استفاده از آزمایش میله هاپکینسون، توانایی مدل پیشنهادی در شبیه سازی و پیش بینی اثر پارامترهای نرخ کرنش، نسبت منظر، فشار محصورکننده و ضریب اصطکاک بررسی شده است. مقایسه نتایج بدست آمده از حل عددی و نتایج تجربی نشان می دهد مدل پیشنهادی نه تنها ناسازگاری های مدل های تحلیلی کلاسیک را برطرف نموده، بلکه همخوانی خوبی بین نتایج پیش بینی شده توسط مدل پیشنهادی و نتایج تجربی مشاهده می شود.