بررسی عددی رفتار بتن های الیافی با در نظر گرفتن یک توزیع احتمالی الیاف

با توجه به افزایش روز افزون استفاده از بتن های الیافی نیاز به شناخت رفتار آنها بیش از پیش احساس می شود. از طرفی به دلیل متغیرهای زیاد حاکم بر رفتار اینگونه مواد ترکیبی، نظیر خصوصیات هندسی و مکانیکی الیاف و بتن، تدوین رفتار آنها را با مشکل مواجه کرده است. لازم به توضیح است در تحقیقات گذشته برای بررسی رفتار بتن های الیافی از مطالعات آزمایشگاهی و برای تحلیل مقاطع نیز به غیر از روش آزمایشگاهی از روش تحلیلی وعددی استفاده کرده اند. در این مطالعات برای تحلیل عددی نمونه های بتن الیافی از مدل سازی به صورت پیوسته استفاده شده است. علی رغم مطابقت نتایج با نمودارهای آزمایشگاهی ولیکن الیاف را به عنوان یکی از دو رکن بتن الیافی حذف نموده و تأثیر جهت گیری و پراکندگی الیاف درون ماتریس بتنی که یکی از پر اهمیت ترین عوامل در رفتار این گونه مواد است، دیده نمی شود. لذا برای مدل سازی نیاز به رفتار تک محوره این نوع مواد با استفاده از داده های آزمایشگاهی است، به همین دلیل نمی توان روش های عددی این چنین را به عنوان روشی برای رفتارشناسی این نوع مواد بکاربرد. در این پایان نامه کوشش بر این پایه استوار است که مدل عددی ای بسط داده شود که بتوان به کمک آن الیاف را با تمام شرایط محیط فیزیکی مدل سازی کرد و در انتها با اعمال بار به بررسی رفتار این مواد پرداخته شود. برای مدل سازی الیاف، الیاف غیر منعطف همچون فولاد انتخاب گردید و با بررسی توزیع های ارائه شده در تحقیقات پیشین به علاوه توزیعی پیشنهادی و مقایسه آن با نتایج آزمایشگاهی، توزیع حاکم انتخاب گردید. با نوشتن الگوریتم توزیع در یک نرم افزار تحلیل عددی به روش اجزا محدود (abaqus) مدل سازی آن انجام شد. از طرف دیگر پیوستگی لیف و بتن از مولفه های تأثیرگذار بر رفتار کلی بتن های الیافی می باشد لذا برای شبیه سازی آن، تمام مدل های قابل استفاده مورد تحقیق قرار گرفت و نشان داده شد تماس با رفتار چسباننده به عنوان مدل مناسبی برای تعریف چسبندگی لیف و بتن است. البته به دلیل نیاز به امکانات سخت افزاری قدرتمند از روش جاسازی برای مدل سازی پیوستگی بین لیف و بتن استفاده شد. برای مدل سازی بتن، مدل بتن آسیب دیده خمیری و برای فولاد، رفتار الاستوپلاستیک بکاربرده شد. در انتها نمونه استوانه ای به قطر 150 و طول 300 میلیمتر با 5/0 درصد و همچنین نمونه مکعب مستطیلی به ابعاد 100×100×400 میلیمتر با 1 درصد حجمی الیاف مطابق با نمونه آزمایشگاهی، مدل سازی گردید و با اعمال بار استاتیکی به تحلیل رفتار نمونه های ساخته شده تحت فشار و خمش پرداخته شد. بر اساس شبیه سازی صورت گرفته در تحقیق حاضر تطابق خوبی میان نتایج آزمایشگاهی و نتایج مدل سازی عددی مشاهده گردید. مدل حاضر ارائه شده در این پایان نامه قابلیت بررسی عددی رفتار بتن الیافی را تحت شرایط بارگذاری مختلف استاتیکی و دینامیکی دارد.