مطالعه تاثير نرخ بارگذاري بر نحوه گسترش ترك در نمونه‌هاي سنگي ترك‌دار به روش عددي

شرايط بارگذاري علاوه بر اينكه روي مقاومت و ويژگي‌هاي مكانيكي نمونه‌هاي سنگي تأثيرگذار است، فرآيند ايجاد و گسترش ترك در نمونه‌ها را نيز تحت تأثير قرار مي‌دهد. در اين تحقيق فرآيند رشد و انتشار ترك در نمونه‌هاي گرانيتي حاوي 1، 3، 6، 9 و 36 ترك، تحت نرخ‌هاي بارگذاري مختلف و با استفاده از نرم‌افزار RFPA مورد مطالعه قرار گرفته است. براي اعمال نرخ‌هاي بارگذاري مختلف، از تغييرات ميزان جابه‌جايي صفحه بارگذاري در مراحل مختلف استفاده شده است. نرخ‌هاي بارگذاري مورد مطالعه در اين تحقيق 0.002، 0.02 و 0.2 ميلي‌متر در هر مرحله بارگذاري است. در اين تحقيق تأثير هم‌زمان چگالي ترك و نرخ بارگذاري بر نحوه شروع و انتشار ترك و الگوي شكست نهايي نمونه‌ها بررسي شده است. مستقل از چگالي ترك‌ها و نوع بارگذاري، در مراحل اوليه بارگذاري ابتدا ترك باله‌اي از انتهاي ترك‌هاي موجود رشد كرده و با ادامه روند بارگذاري روي نمونه، ترك‌هاي برشي ثانويه شامل ترك‌هاي مورب و شبه صفحه‌اي تشكيل شده‌اند. با افزايش نرخ بارگذاري از طول ترك‌هاي باله‌اي كاسته شده بطوريكه كه مي‌توان گفت در نرخ بارگذاري 0.2 هيچ ترك باله‌اي ايجاد نمي‌شود بلكه در ابتداي بارگذاري ترك شبه صفحه‌اي از نوك ترك‌هاي موجود انتشار مي‌يابد. در نمونه‌هاي حاوي ترك بيشتر ترك‌هاي باله‌اي اغلب از نوك ترك‌هاي كناري انتشار مي‌يابند. در نمونه‌هاي با تعداد ترك كم (نمونه‌هاي حاوي 6،3،1 و 9) و در نرخ‌هاي بارگذاري پايين ترك‌هاي برشي مورب غالب هستند بطوريكه شكل شكست نهايي نمونه را تعيين مي‌كنند. با افزايش نرخ بارگذاري انتشار ترك‌هاي برشي شبه صفحه‌اي نيز آغاز مي‌شود به‌نحوي‌كه در نرخ بارگذاري 0.2 تعيين‌كننده شكل شكست نهايي مي‌باشند. در نمونه حاوي 36 ترك، مستقل از نرخ بارگذاري ترك‌هاي برشي شبه صفحه‌اي تعيين‌كننده‌تر هستند. با افزايش نرخ بارگذاري تا 0.2 در اين نمونه، ابتدا قطعه‌هاي كوچكي از اطراف نمونه جدا مي‌شود و در ادامه، شكست نهايي به‌صورت صفحه برشي خواهد بود.