کاربرد روش المان مجزا در مکانیسم شکست دیسک های شبه سنگی حفره دار و بررسی مقاومت کششی آن ها

پارامترهای فیزیکی و مکانیکی از قبیل تخلخل، مقاومت فشاری، کششی و مدول الاستیسیته با معیار شکست در ارتباط هستند. توده سنگی عموماً حاوی تخلخل و حفره است. مطالعه مکانیسم انتشار ترک‌ها در سنگ برای طراحی سازه‌های سنگی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. هدف این مقاله، بررسی مکانیسم شکست در نمونه‌های شبه سنگی حاوی حفره و تأثیر آن روی مقاومت کششی با استفاده از روش عددی المان مجزا (dem) است. نتایج مدلسازی عددی با تست ‌های آزمایشگاهی، مقایسه شده است. در این مقاله تأثیر اندازه و موقعیت قرارگیری حفره‌ها بر الگوی شکست و مقاومت کششی نمونه‌ ها بررسی شد. بدین منظور، تعدادی مدلسازی عددی با تخلخل‌های 0 ، 6.18 ، 6.25 ، 12.5 و 18.75 درصد برای نمونه‌ های دیسکی از سنگ جهت شبیه‌سازی تست برزیلی انجام گرفت. نتایج مدلسازی عددی نشان داد که مدل‌های ساخته ‌شده با نرم‌افزار udec مطابقت قابل قبولی از لحاظ الگوی شکست و رشد ترک با تست‌ های آزمایشگاهی داشت. ترکهای کششی معمولاً از بالا یا پایین حفره شروع می‌شود و نهایتاً تا سطح تماس نمونه و فک، گسترش می‌یابند. با افزایش تخلخل از صفر تا 6.2 درصد، مقاومت کششی با روند خطی به‌ شدت کاهش می‌یابد و سپس با افزایش تخلخل تا 18.75 درصد، به‌صورت نمایی کاهش محسوسی دارد. از مقایسه نتایج مدلسازی عددی با مدل ‌های آزمایشگاهی نتیجه ‌گیری شد که نرم‌افزار udec به دلیل حل کرنش مسطح، مقاومت کششی نمونه‌ های شبه سنگی را کمتر از آزمونهای  آزمایشگاهی تخمین می‌زند.