مطالعه تاثیر نرخ بارگذاری بر نحوه گسترش ترک در نمونه‌های سنگی ترک‌دار به روش عددی

شرایط بارگذاری علاوه بر اینکه روی مقاومت و ویژگی‌های مکانیکی نمونه‌های سنگی تأثیرگذار است، فرآیند ایجاد و گسترش ترک در نمونه‌ها را نیز تحت تأثیر قرار می‌دهد. در این تحقیق فرآیند رشد و انتشار ترک در نمونه‌های گرانیتی حاوی 1، 3، 6، 9 و 36 ترک، تحت نرخ‌های بارگذاری مختلف و با استفاده از نرم‌افزار RFPA مورد مطالعه قرار گرفته است. برای اعمال نرخ‌های بارگذاری مختلف، از تغییرات میزان جابه‌جایی صفحه بارگذاری در مراحل مختلف استفاده شده است. نرخ‌های بارگذاری مورد مطالعه در این تحقیق 002/0، 02/0 و 2/0 میلی‌متر در هر مرحله بارگذاری است. در این تحقیق تأثیر هم‌زمان چگالی ترک و نرخ بارگذاری بر نحوه شروع و انتشار ترک و الگوی شکست نهایی نمونه‌ها بررسی شده است. مستقل از چگالی ترک‌ها و نوع بارگذاری، در مراحل اولیه بارگذاری ابتدا ترک باله‌ای از انتهای ترک‌های موجود رشد کرده و با ادامه روند بارگذاری روی نمونه، ترک‌های برشی ثانویه شامل ترک‌های مورب و شبه صفحه‌ای تشکیل شده‌اند. با افزایش نرخ بارگذاری از طول ترک‌های باله‌ای کاسته شده بطوریکه که می‌توان گفت در نرخ بارگذاری 2/0 هیچ ترک باله‌ای ایجاد نمی‌شود بلکه در ابتدای بارگذاری ترک شبه صفحه‌ای از نوک ترک‌های موجود انتشار می‌یابد. در نمونه‌های حاوی ترک بیشتر ترک‌های باله‌ای اغلب از نوک ترک‌های کناری انتشار می‌یابند. در نمونه‌های با تعداد ترک کم (نمونه‌های حاوی 6،3،1 و 9) و در نرخ‌های بارگذاری پایین ترک‌های برشی مورب غالب هستند بطوریکه شکل شکست نهایی نمونه را تعیین می‌کنند. با افزایش نرخ بارگذاری انتشار ترک‌های برشی شبه صفحه‌ای نیز آغاز می‌شود به‌نحوی‌که در نرخ بارگذاری 2/0 تعیین‌کننده شکل شکست نهایی می‌باشند. در نمونه حاوی 36 ترک، مستقل از نرخ بارگذاری ترک‌های برشی شبه صفحه‌ای تعیین‌کننده‌تر هستند. با افزایش نرخ بارگذاری تا 2/0 در این نمونه، ابتدا قطعه‌های کوچکی از اطراف نمونه جدا می‌شود و در ادامه، شکست نهایی به‌صورت صفحه برشی خواهد بود.