تحلیل مکانیک شکست نمونه های دیسکی ترک دار با استفاده از روش المان مرزی

    شکست سازه های سنگی و گسترش ترک در آن‌ها اغلب تحت مد ترکیبی رخ می‌دهد. از این رو تعیین پارامترهای مکانیک شکست مصالح سنگی در حالت مد ترکیبی (چقرمگی مد I و II)، به‌عنوان معیاری برای شروع و گسترش ترک بسیار ضروری است. نمونه‌هایی با هندسه مختلف برای اندازه‌گیری پارامترهای بیان‌شده استفاده شده است. ولی نمونه دیسکی با یک ترک مرکزی (CSCBD) به‌دلیل در دسترس بودن مغزه‌های حفاری و همچنین سهولت آماده‌سازی، توسط محققین مختلف بیشتر استفاده شده است. در این مطالعه یک برنامة عددی (2DFPM) بر مبنای روش المان مرزی (ناپیوستگی-جابجایی (Displacement Discontinuity))که قابلیت بسیار مناسبی در مدل‌سازی توسعة ترک دارد،توسعه داده شده و نحوة گسترش ترک در نمونه‌های دیسکی دارای ترک مرکزی در هندسه‌های مختلف ترک بررسی شد. برای افزایش دقت محاسبات از المان‌های مرتبة بالا (Higher Order Elements) برای مدل‌سازی مرز ترک و محیط اطراف آن و المان نوک ترک استفاده شده است. به‌منظور اعتبارسنجی برنامة عددی توسعه داده شده در مدل‌سازی فرایند رشد ترک و استخراج پارمترهای مکانیک شکست تعدادی از مسائل دارای حل تحلیلی و عددی با استفاده از برنامة عددی، مدل‌سازی شد و نتایج آن با نتایج ارائه شده توسط دیگر محققین مقایسه شد. مطالعة عددی گسترش ترک در نمونه‌های دیسکی نشان داد که زاویة قرارگیری ترک مرکزی نسبت به امتداد بارگذاری و همچنین طول ترک بر میزان بازشدگی، تنش‌های کششی و فشاری و فاکتور شدت تنش ایجادی در نوک ترک تأثیر داشته و این عوامل تعیین‌کننده مسیر گسترش شکستگی در نمونة دیسکی می باشند.