ریزمدل سازی اثر خواص مکانیکی فیبر بر رفتار بتن الیافی

بتن معمولی، ماده ای ترد با مقاومت کششی و ظرفیت جذب انرژی پایین می باشد. در نیم قرن گذشته، استفاده از الیاف در بتن برای بر طرف نمودن این ضعف ها، رشد روز افزونی داشته است. با افزایش کاربرد بتن های الیافی، نیاز به ابزاری برای مدل سازی رفتار مکانیکی این نوع بتن افزایش یافته است. در این پژوهش، به شبیه سازی رفتار پیوند الیاف و بتن پرداخته شده و تاثیر الیاف با ویژگی های هندسی گوناگون بر خواص مکانیکی بتن بررسی شده است. در فضای دو بعدی، دانه های بتن دایره ای فرض شده اند که با لحاظ نمودن منحنی دانه بندی به صورت تصادفی در محیط چیده می شوند. از شبکه بندی دلونی به منظور تعیین دانه ها مرتبط با هم استفاده شده است. اندرکنش بین این دانه ها به کمک محاسبات انجام شده در نقاط محاسباتی فصل مشترک آن ها تعیین می گردد. رفتار در هر نقطه محاسباتی نیز بر اساس مدل شبکه- دانه منفصل، ldpm، بیان می گردد. توزیع هندسی الیاف در نمونه، با فرض مستقیم و بدون اعوجاج بودن شکل الیاف و با در نظر گرفتن اثر جداره ی قالب و استفاده از تابع توزیع احتمالاتی بر اساس طول ترک تولید شده است و محل تقاطع الیاف و مسیر گسترش ترک به دست آمده است. پیوند بین فیبر و ملات بر اساس دو سازوکار چسبندگی و اصطکاک، نیرو را به صورت برشی و کششی به قسمت های مختلف ملات ترک نخورده منتقل می کند. مدل رفتاری فیبر منفرد در دو مرحله از بین رفتن چسندگی بین فیبر و ملات (جداشدگی) و بیرون کشیدگی اصطکاکی، رفتار الیاف را توصیف می کند و اثر زاویه دار بودن الیاف با راستای بازشدگی ترک با در نظر گرفتن اثر خردشدگی لبه ی ترک و نیروی انحرافی وارد به فیبر اعمال شده است. با انجام آزمایش کشش تک محوری، اثر طول، قطر و نسبت حجمی الیاف مورد استفاده بر خواص مکانیکی بتن به دست آمده و با خواص مکانیکی بتن معمولی مقایسه شده است.