تحلیل مکانیک شکست نمونه های دیسکی ترک دار با استفاده از روش المان مرزی
چکیده
شکست سازه های سنگی و گسترش ترک در آن ها اغلب تحت مد ترکیبی رخ می دهد. از این رو تعیین پارامترهای مکانیک شکست مصالح سنگی در حالت مد ترکیبی (چقرمگی مد i و ii)، به عنوان معیاری برای شروع و گسترش ترک بسیار ضروری است. نمونه هایی با هندسه مختلف برای اندازه گیری پارامترهای بیان شده استفاده شده است. ولی نمونه دیسکی با یک ترک مرکزی (cscbd) به دلیل در دسترس بودن مغزه های حفاری و همچنین سهولت آماده سازی، توسط محققین مختلف بیشتر استفاده شده است. در این مطالعه یک برنامه عددی (2dfpm) بر مبنای روش المان مرزی (ناپیوستگی-جابجایی (displacement discontinuity))که قابلیت بسیار مناسبی در مدل سازی توسعه ترک دارد،توسعه داده شده و نحوه گسترش ترک در نمونه های دیسکی دارای ترک مرکزی در هندسه های مختلف ترک بررسی شد. برای افزایش دقت محاسبات از المان های مرتبه بالا (higher order elements) برای مدل سازی مرز ترک و محیط اطراف آن و المان نوک ترک استفاده شده است. به منظور اعتبارسنجی برنامه عددی توسعه داده شده در مدل سازی فرایند رشد ترک و استخراج پارمترهای مکانیک شکست تعدادی از مسائل دارای حل تحلیلی و عددی با استفاده از برنامه عددی، مدل سازی شد و نتایج آن با نتایج ارائه شده توسط دیگر محققین مقایسه شد. مطالعه عددی گسترش ترک در نمونه های دیسکی نشان داد که زاویه قرارگیری ترک مرکزی نسبت به امتداد بارگذاری و همچنین طول ترک بر میزان بازشدگی، تنش های کششی و فشاری و فاکتور شدت تنش ایجادی در نوک ترک تأثیر داشته و این عوامل تعیین کننده مسیر گسترش شکستگی در نمونه دیسکی می باشند.