مدل سازی انتشار ترک متقاطع در ناپیوستگی های ترتیبی

بررسی ها نشان داده است که علت بسیاری از شکست های ناگهانی در سازه ها و بلوک های سنگی که می تواند منجر به خسارات بزرگی شود، وجود انواع ترک و ریز ترک های اولیه بوده است. بررسی ترکهای اولیه به عنوان اصلی ترین عامل شکست در مقیاس میکروسکوپی می تواند به عنوان اولین راه کار در پروژه ها محسوب شود. تجربیات نشان داده است که در پیش بینی راستای گسترش ترک، علاوه بر ابعاد و راستای ترک و همچنین تنش اعمالی بر توده سنگ، وجود لایه بندی سنگی و تغییرات پارامترهای مکانیکی بین این دو لایه نیز تاثیر به سزایی در تعیین پارامتر موجود دارد. با توجه به خصوصیت های مکانیکی و وضعیت قرار گیری ترک اولیه در سنگ، تنش به وجود آمده در ترک می تواند همراه با رفتار های متفاوتی باشد. در این پایان نامه به شرح و بررسی اثرات لایه بندی و وجود دو محیط با مدول الاستیسیته متفاوت، بر روی ضرایب شدت تنش نوک ترک و همچنین پیش بینی مسیر انتشار ترک تحت این شرایط پرداخته خواهد شد. در این تحقیق با تغییر پارامترهای مقاومتی محیط تحت تنش، فرآیند اندازه گیری تنش های به وجود آمده در ترک اولیه در محیط های چند لایه(محیط نرم و سخت) مورد ارزیابی قرار گرفته است. روش المان محدود، یکی از روش های عددی متداول برای تحلیل انواع سازه ها تحت شرایط تنش می باشد. نرم افزار المان محدود abaqus یکی از قدرتمند ترین نرم افزارهای المان محدود در زمینه ی گسترده ای از مدلسازی های تحت تنش می باشد. و مدل سازی های مربوط به این پایان نامه به وسیله این نرم افزار انجام گرفته است. با توجه به نتایج به دست آمده و مدلسازی های انجام گرفته، می توان به مقادیر فاکتور شدت تنش کششی و برشی در نوک ترک دست پیدا کرد. و مهم تر از آن، تاثیر محیط های ناهمگن و لایه ای را بر روی دو پارامتر k_i و k_ii در نوک ترک را مشاهده، و تحت نسبت های مدولی متفاوت در دو محیط، تغییرات این دو پارامتر را بررسی و طبق آن شرایط گسترش ترک را پیش بینی و تحلیل نمود. جدا از وضعیت های خاص قرار گیری ترک در نمونه اولیه، مقادیر فاکتورهای شدت تنش بیانگر این است که هنگامی که نوک ترک در محیط های با مدول الاستیسیته پایین تر باشد، این فاکتورهای شدت تنش مقادیر بیشتر و بحرانی تری خواهند داشت.