شبیه سازی مسیر گسترش ترک در بتن تحت اثر بارهای حرارتی با استفاده از ترکیب روشهای بدون شبکه و تئوری ریزصفحات

علیرغم کارائی روش اجزاء محدود، یکی از مشکلاتی که در رابطه با آن مطرح است وقت cpu نسبتاً زیادی است که جهت عملیات شبکه بندی و آماده سازی اطلاعات لازم برای تحلیل مسائل از کامپیوتر گرفته می شود. به هدف رفع این مشکل، روشهای نسبتاً جدیدی ابداع شدند که در آنها حل معادلات دیفرانسیل حاکم تنها با استفاده از مجموعه ای از نقاط محدود صورت می گیرد و در آنها نیازی به شبکه اجزاء جهت تقریب متغیرهای محلی نمی باشد. این روشها، روشهای "بدون جزء (mesh free)" نامیده می شوند. تاکنون روشهای بدون جزء به طور نسبتاً زیادی در تحلیل محیطهای آبی، مسائل ارتجاعی خطی در مکانیک جامدات، مکانیک شکست و مسائل دیگر بکار رفته اند. با این وجود، استفاده از این روشها در تحلیل مسائل غیر خطی در بتن هنگامی که تنشهای حرارتی نیز در نظر گرفته شوند اندک بوده است.یکی از روشهای بی نیاز از شبکه به نام روش بدون جزء گالرکین که به اختصار روش efg نامیده می شود جهت تحلیل عددی بتن با مدل رفتاری ریز صفحات استفاده شده که بدین منظور کدنویسی لازم به زبان matlab برای تحلیل بدون شبکه در حالت 3بعدی انجام گرفته است و زیربرنامه های مناسب جهت مدلسازی سازه های پیچیده مانند سد بتنی قوسی و نیز روابط ساده شده ای از تاثیر حرارت بدان اضافه شده اند. در کار حاضر یک مدل سازگار چندصفحه ای ریزمقیاس برای توصیف عددی رفتار غیرخطی بتن در شرایط سه بعدی بکار برده شده است. فرض اصلی مدل چند صفحه ای آن است که بردار کرنش عمل کننده روی هر صفحه در داخل ماده، تصویر تانسور کرنش درشت مقیاس می باشد برای استفاده از این مدل زیربرنامه مدل ساختاری بتن، بدست آمده و در برنامه سه بعدی بدون المان گالرکین، اعمال شده است. تحلیلهای انجام شده نشان می دهند که، در صورت گره گذاری مناسب و انتخاب درست فراسنج ها، نتایج تحلیل efg از دقت بالایی برخوردارند اما زمان بسیار زیاد محاسبات و همچنین تعدد فراسنج ها و حساسیت نتایج نسبت به این فراسنج ها موجب می شود که با وجود مزایای روشهای بدون جزء، هنوز نتوان آنها را جایگزین مناسبی برای روش اجزاء محدود به حساب آورد. مسئله فراسنجی ومقایسه مدل چندصفحه ای با استفاده از داده های تجربی - که مشخص کننده رفتار مکانیکی بتن می باشد - نیز بیان شده است و نشانگر آن می باشد که مدل جدید چند صفحه ای، کارآئی مناسب عددی برای اعمال در برنامه بدون المان گالرکین را داشته و دارای دقت قابل قبولی در تطابق با نتایج آزمایشگاهی از جمله مسیر گسترش ترک می باشد.اگر چه مقصود از کار حاضر، تحلیل جامع یک سد قوسی مشخص در بارگذاریهای متعدد نمی باشد، این تحقیق مناسب بودن و کارآئی روش جدید چندصفحه ای برای تحلیل استاتیکی سدهای قوسی، مخصوصاً تحت بارگذاری آب، را مشخص می نماید.