تحلیل عددی نمونه جدید آزمایشگاهی جهت انجام آزمایش های شکست تحت بارگذاری مود مرکب I/III

هندسه قطعه آزمایشگاهی به منظور انجام آزمایش های شکست یکی از چالش های مهم در تعیین استحکام شکست مواد می باشد. در این پژوهش، یک نمونه جدید آزمایشگاهی موسوم به "نیم دیسک خمشی حاوی ترک سه بعدی" جهت بررسی رفتار شکست مواد مهندسی تحت بارگذاری مرکب کششی-برشی خارج صفحه ای (I/III) پیشنهاد شده است. این نمونه نیم دیسک شکل، حاوی ترک مورب بوده و بصورت خمش سه نقطه ای بارگذاری می شود. به منظور محاسبه ضرایب شدت تنش در نوک ترک نمونه پیشنهادی با پارامترهای هندسی و بارگذاری مختلف، تحلیل های گسترده اجزای محدود در نرم افزار آباکوس بصورت سه بعدی انجام گرفته است. نتایج تحلیل ها نشان داد که این نمونه قادر به ایجاد مود مرکب I/III بوده، بطوری که با افزایش زاویه ترک، سهم مود III افزایش می یابد. در مرحله بعد به منظور بررسی قابلیت عملیاتی بودن نمونه پیشنهادی، چند نمونه از جنس بتن آسفالتی ساخته و تحت مودهای مختلف مرکب I/III مورد آزمایش تجربی قرار گرفت. نتایج نشان داد که نمونه پیشنهادی به درستی می تواند مود بارگذاری I/III را شبیه سازی کند. همچنین نتایج شکست نشان داد که با افزایش مود III، استحکام شکست بتن آسفالتی کاهش می یابد. از طرف دیگر، بررسی سطح شکست نمونه ها نشان داد که در حالت بارگذاری مود III، مسیر رشد ترک بصورت پیچشی بوده است.