ارايه يك مدل خرابي ريزمكانيكي براي مواد شكننده تحت بارگذاري فشاري تك‌محوره با نرخ كرنش بالا

در دهه‌هاي اخير مدل‌هاي خرابي پديدارشناسانه براي مطالعه خرابي مواد سنگي توسط محققان متعددي به كار برده شده‌اند. بيشتر مدل‌هاي خرابي پديدارشناسانه از اصول ترموديناميك برگشت‌ناپذير براي حل مساله استفاده مي‌كنند. از آنجايي كه در مدل‌هاي خرابي پديدارشناسانه براي حل فرآيند خرابي در مواد شكننده فيزيك واقعي فرآيند خرابي در مواد شكننده چندان در نظر گرفته نمي‌شود، بنابراين مدل‌هاي خرابي ريزمكانيكي روش‌هاي نويني براي در نظر گرفتن فيزيك واقعي مساله در ريز مقياس به ويژه جوانه‌زني و رشد ترك‌هاي بال‌دار از ريزترك‌هاي اوليه‌اند كه مورد توجه محققان قرار گرفته‌اند. لغزش اصطكاكي بر سطوح ريزترك‌هاي بسته موجب تغييرشكل‌هاي غيرخطي و جوانه‌زني ترك‌هاي بال‌دار از نوك ريزترك‌هاي اوليه مي‌شوند. از آنجايي‌كه مواد سنگي توزيع مختلفي از ريزترك‌هاي اوليه از نظر اندازه و جهت دارند، تحت بارگذاري ديناميكي همه ريزترك‌هاي ذاتي موجود در مواد سنگي فعال‌ شده و رشد مي‌كنند. اندركنش ريزترك‌ها با يكديگر و بهم ‌پيوستن آن‌ها نقش مهمي در ميزان خرابي تجمعي و تشكيل صفحه شكست بزرگ‌مقياس در مواد سنگي دارد. روش‌هاي همگن‌سازي مختلفي از قبيل توزيع رقيق، موري تاناكا، خودسازگار و پونته كاستاندا براي محاسبه پارامترهاي معادل مكانيكي به ‌كار برده مي‌شوند. در اين مطالعه از روش همگن‌سازي خودسازگار (SCS) براي تعيين پارامترهاي همگن ‌سازي شده محيط معادل نمونه سنگي تحت بارگذاري فشاري ديناميكي تك‌محوره استفاده شده است. الگوريتم مدل خرابي توسعه داده شده در محيط نرم‌افزار تجاري تفاضل محدود (FLAC) كدنويسي شده است. در اين مطالعه با استفاده از مدل خرابي توسعه داده‌ شده مقاومت نمونه سنگي در شرايط آزمايش مقاومت فشاري تك‌محوره به ازاي نرخ‌هاي كرنش مختلف و با مقادير بالا مدلسازي و تحليل شده است. نتايج تحليل‌ها و شبيه‌سازي‌ها وابستگي مقاومت حداكثري نمونه به نرخ كرنش اعمالي را نشان مي‌دهد. هم‌چنين مطابق با نتايج، با افزايش نرخ بارگذاري ميزان مقاومت فشاري نمونه افزايش مي‌يابد.