تحلیل خرابی در آزمایش برزیلی با استفاده از مدلهای مکانیک شکست و مقایسه با نتایج آزمایشگاهی

هدف از این پژوهش، ارزیابی آزمایش برزیلی و خرابی در آن از دیدگاه تیوری مکانیک شکست می باشد. در این رابطه و با توجه به اهمیت تعیین مقاومت کششی در مواد ترد و نیمه ترد مانند بتن و سنگ، در ابتدا برای تعیین مقاومت کششی واقعی سنگ مورد نظر، تعدادی آزمایش کشش مستقیم انجام شد و در ادامه تعدادی آزمایش برزیلی بر روی نمونه های سنگی صورت گرفت که تمامی این آزمایشها، توسط یک دستگاه بارگذاری خود کنترل (servo-control) انجام شد. در این آزمایشها سعی شد که با تغییر در دو پارامتر ضخامت نمونه ها و سرعت بارگذاری، نقش این دو پارامتر در نتایج حاصل از آزمایشها بررسی شود. برای این بررسی از دو معیار کمی و کیفی استفاده گردید. معیار کیفی شامل مشاهده مد شکست و ترک ایجاد شده بعد از انجام آزمایش بوده و در معیار کمی نیز از مقایسه عددی نتایج حاصل از آزمایش برزیلی با نتایج آزمایش کشش مستقیم استفاده شد. به این ترتیب پارامترهای برگزیده معرفی شده و نتایج آزمایشهای مربوط به این پارامترها برای مقایسه با نتایج تیوری بکار رفت. با توجه به انجام آزمایش برزیلی با سه سرعت بارگذاری مختلف، بهترین نتایج با سرعت بارگذاری mm/s001/0 بدست آمد. از آنجا که در مواد ترد و نیمه ترد تعیین سرعت بارگذاری مناسب اهمیت زیادی دارد، شاید سرعت mm/s001/0 را بتوان برای این نوع سنگ و آزمایش مناسب دانست.هدف نهایی در قسمت تیوری، مدل سازی آزمایشهای برزیلی انجام شده، توسط دو مدل "ترک چسبنده" و "ترک نامعین چرخشی" می باشد. برای رسیدن به این مهم، علاوه بر مقاومت کششی سنگ مورد استفاده که از آزمایش کشش مستقیم تعیین گردید، به دو پارامتر دیگر بنام های مدول الاستیسیته و بازشدگی اولیه ترک، نیاز می باشد. بدین جهت، آزمایش برزیلی در برنامه oofem (object oriented finite element) که قابلیت تحلیل بر مبنای تیوری مکانیک شکست را دارد، مدل گردیده و در تحلیل آن، از مدل "ترک نامعین چرخشی" استفاده شد. پس از این مرحله و با انجام آنالیز برگشتی بر روی مدل ساخته شده، مقادیر مربوط به دو پارامتر مورد نیاز برای تحلیل مکانیک شکستی نیز تعیین گردیدند. در مرحله پایانی، از رابطه ای حاصل از یک تحلیل انجام شده روی آزمایش برزیلی و بر پایه مدل ترک چسبنده، استفاده شد و نتایج آن با نتایج حاصل از آزمایشهای برزیلی مقایسه گردید و در نهایت و با توجه به بررسی های انجام شده، کارایی و انطباق خوب تیوری مکانیک شکست در تحلیل خرابی در مواد نیمه ترد، نتیجه گرفته شد.