مدل‌سازي فيزيكي رفتار شمع حرارتي منفرد در خاك خشك

در اين مقاله، رفتار مكانيكي شمع حرارتي منفرد در طول چرخه‌هاي گرمايشي و سرمايشي با استفاده از مدل‌سازي فيزيكي در شرايط شتاب ثقل (1-g) مورد بررسي قرار مي‌گيرد. شمع مدل يك لوله آلومينيومي با انتهاي بسته به طول 600 ميلي‌متر با قطر 2 سانتي‌متر و ضخامت ديواره 2/1 ميلي‌متر است.كه دماي آن بوسيله گردش آب با دماي مشخص در داخل لوله‌‌ي U شكل تعبيه شده در داخل شمع كنترل مي‌شود. كرنش‌هاي محوري در امتداد شمع نيز با استفاده از كرنش‌سنج‌هاي متصل به بدنه‌ي شمع، در ترازهاي مختلف اندازه‌گيري مي‌شوند. يك سنسور جابجايي‌سنج نيز به سر شمع متصل شده‌است تا نشست‌هاي آن را در طول آزمايش ثبت كند. چندين ترموكوپل نيز براي پايش تغييرات دماي شمع و خاك اطراف آن استفاده مي‌شود. همچنين در زير نوك شمع، دو سلول فشار كل براي اندازه‌گيري تغييرات فشار قائم و افقي خاك در طول چرخه‌هاي حرارتي نصب شده‌است. و در ادامه تعداد ده چرخه‌ي گرمايشي و سرمايشي با دامنه دمايي 6 درجه سانتي‌گراد (ΔT= ± 6 °C) در حضور سربار مكانيكي ثابت 19 كيلوگرمي بر روي شمع حرارتي، جهت مطالعه رفتار طولاني مدت آن، اعمال شده‌است. نتايج بدست آمده از آزمايشات نشان مي‌دهد كه در هر چرخه حرارتي تحت سربار مكانيكي ثابت، نشست‌هاي برگشت‌ناپذيري در شمع ايجاد مي‌شود؛كه مقدار اين جز نشست‌ها با افزايش چرخه‌هاي حرارتي به تدريج كاهش يافته و مقدار نشست كل به حد معيني مجانب مي‌شود. مشاهدات اين مطالعه براي درك بهتر رفتار ترمومكانيكي شمع‌هاي انرژي تحت بارهاي توأمان مكانيكي محوري و حرارتي مي‌تواند مفيد باشد.