مدل سازي سه بعدي ميكروساختار بتن با شكل سنگدانه هاي واقعي و بدست آوردن خواص مصالح ارتوتروپيك بتن با استفاده از روش اجزاي محدود

مواد مصرفي مورد استفاده در يك سازه از مهمترين بخش هاي طراحي و اجرايي آن سازه مي باشد. از طرفي علم مهندسي هميشه به دنبال مصالحي با كيفيت بالا مي باشد از اين رو مواد مركب مورد توجه بسياري از مهندسين و محققين قرار گرفته است. زمانيكه موادي با خواص مكانيكي مشخصي با يكديگر تركيب مي شوند مواد مركب با خواص مكانيكي نامعلوم به وجود مي آيد كه جهت تعيين خواص مكانيكي مواد مركب نياز به انجام آزمايشات متعددي مي باشد. با توجه به زمان بر بودن و هزينه زياد اين آزمايشات در سال هاي اخير مطالعات گسترده اي براي رفع اين مشكل انجام شده است. به طور كلي مطالعات انجام شده در اين زمينه به دو دسته، روش هاي ماكرومكانيك و ميكرومكانيك تقسيم بندي مي شوند. در روش ماكرومكانيك خواص مكانيكي مواد مركب با انجام آزمايشات متعددي تعيين مي شود. در روش هاي ميكرومكانيك با بررسي ويژگي هاي مواد سازنده، خواص مكانيكي مواد مركب بدست مي آيند. هدف از روش هاي ميكرومكانيك رسيدن به روابط دقيق جهت بدست آوردن خواص مكانيكي مواد مركب مانند مدول الاستيسيته، مدول برشي و نسبت پوآسن، بدون نياز به ساخت مواد مركب در آزمايشگاه مي باشد. نتايج آزمايشاتي كه در سال هاي اخير در حوزه بدست آوردن خواص مكانيكي بتن انجام شده است نشان مي دهند كه خواص مكانيكي بتن تحت اثر شكل و اندازه سنگدانه ها تغيير مي كند در نتيجه چگونگي شكل سنگدانه ها و چگالي آن ها حائز اهميت مي باشد. در اين پژوهش يك مدل، نماينده حجم بتن(RVE) تحت شرايط مرزي پريوديك(PBC) در نرم افزار Abaqus مورد بررسي قرار گرفته است. با استفاده از اين نوع مدلسازي مي توان با توجه به شكل و اندازه سنگدانه هاي مختلف، رفتار مكانيكي بتن را بررسي نمود. به دليل اينكه در بتن حجم بالايي به سنگدانه ها اختصاص مي يابد، در نتيجه توجه ويژه به چگونگي مدل سازي سنگدانه ها ضروري مي باشد. در اين مقاله دو هدف عمده مورد بررسي قرار خواهد گرفت. هدف اول مدل سازي ميكروساختار بتن با شكل سنگدانه هاي واقي، و هدف دوم بدست آوردن خواص مصالح ارتوتروپيك بتن است.