بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله, تاثیر زاویه داری درزه های افقی موجود در سنگ بر مکانیزم رشد ترک در شرایط برش بررسی شده است. مجموع 42 مدل با ابعاد 15*15 cm ساخته شد. مدل دارای دو درزه افقی غیر هم سطح و محصور می باشند زاویه داری بین نوک های داخلی درزه عبارتست از 25° ، 50° ، 75° ، 90° ، 115° و. 140° در این مدل ها طول درزه و طول پل بین دو درزه به ترتیب 12/6 cm و2/3 cm می باشد. .
نمونه ها تحت تنش نرمال 1 MPa و تنش برشی 10 MPa قرار می گیرند. نتایج نشان می دهد که پل دارای زاویه داری مثبت است، در میدان تنش کششی قرار می گیرد و تنش کششی در نوکهای درزه ها متمرکز می شود. پل دارای زاویه داری منفی در میدان تنش فشاری قرار خواهد گرفت و تنش فشاری در نوک درزه ها متمرکز می شود.
مقدمه
به طور کلی, ناپیوستگیها نقش مهمی را در مکانیزم شکست مصالح ایفا می کنند. حضور درزه ها در قسمتهایی از مصالح کاهش مقاومت را در آن به دنبال دارد .[Goodman,1989] در حالت های کمی, این امکان وجود دارد که شکست مصالح به یک ناپیوستگی منفرد, محدود گردد. معمولا چندین ناپیوستگی در اندازه های مختلف, یک صفحه برش ترکیبی را بوجود می آورند .
در این میان نواحی بین ناپیوستگیهای مجاور که به پل معروفند, دارای بیشترین اهمیت برای مقاومت برشی صفحه شکست مشترک, می باشند .[Brown E.T. 1981 , Einstein HH et al,1983] دلیل این ادعا که پل سنگ ها یک عامل مقاومت در شکست محسوب می شوند, این است که قبل از وقوع شکست در امتداد صفحه ضعف, ابتدا این سگمنت های سنگی باید شکسته شده و ترک حاصل از آنها به درزه های مقطع مجاور سرایت نماید. محققین مختلفی رفتار شکست سنگ را مطالعه نموده اند.[Wong et al,1989 , Wong et al,2001] در این مقاله , تاثیر تغییر زاویه داری پل محصور بین دو درزه بر مکانیزم رشد ترک در شرایط برش مستقیم مورد مطالعه قرار خواهد گرفت.
آماده سازی مدل:
مجموعه ای از تست های عددی برش مستقیم توسط نرم افزار FRANC2D روی درزه های ناممتد پلکانی انجام گردید. این نرم افزار، یک نرم افزار المان محدود می باشد که برپایه مکانیک شکست الاستیک خطی استوار است. مدلها دارای دو درزه محصور می باشند که با قرار گیری درزها در ترازهای مختلف، پل سنگ با زاویه داری مثبت و منفی ایجاد می شود. زاویه ای که پل سنگ در جهت ساعتگرد با امتداد درزه می سازد، زاویه داری مثبت - شکل - 1 و زاویه ای که پل سنگ در جهت پاد ساعتگرد با امتداد درزه می سازد، زاویه داری منفی می باشد - شکل. - 2 زاویه داری پل سنگها عبارتست از 25° ، 50° ، 75° ، 90° ، 115° و. 140° در این مدل ها طول درزه - 2b - و طول پل سنگ - a - به ترتیب 12/6 cm و2/3 cm می باشد. نمونه ها تحت تنش نرمال 1 MPa و تنش برشی 10 MPa قرار می گیرند.
شکل -1 مدل های عددی حاوی دو درزه ناممتد با زاویه داری مثبت پل سنگ - طول پل سنگ 2/3 cm و طول درزه - 12/6 cm ؛ الف - زاویه پل سنگ 25°، ب - زاویه پل سنگ 50°، ج - زاویه پل سنگ 75°، د - زاویه پل سنگ 90°، ه - زاویه پل سنگ 115°، و - زاویه پل سنگ .140°
شکل -2 مدل های عددی حاوی دو درزه ناممتد با زاویه داری منفی پل سنگ - طول پل سنگ 2/3 cm و طول درزه - 12/6 cm؛ الف - زاویه پل سنگ -25°، ب - زاویه پل سنگ -50°، ج - زاویه پل سنگ -75°، د - زاویه پل سنگ -90°، ه - زاویه پل سنگ -115°، و - زاویه پل سنگ .-140°
آنالیز نتایج
شکل 3 و شکل4 توزیع تنش x را در درزه های ناممتد، در شرایط برش مستقیم، نشان می دهد. تنش کششی، مثبت و تنش فشاری، منفی می باشد. این شکلها برای زاویه داری پل سنگ 25° ،50° ، 75 ° ، 90° ، 115° و 140° بترتیب به 6 بخش الف، ب، ج، د، ه و و تقسیم شده است. پل سنگی که دارای زاویه داری مثبت است، در میدان تنش کششی قرار می گیرد و شدت تنش کششی در نوکهای درزه ها افزایش می یابد - شکل. - 3 پل سنگی که دارای زاویه داری منفی است در میدان تنش فشاری قرار خواهد گرفت و شدت تنش فشاری در نوک درزه ها افزایش می یابد
