بررسی آرایش دانه ها در رفتار مصالح دانه ای ترد تحت بارگذاری تک محوری فشاری با روش المان گسسته

مصالح دانه ای در بسیاری از پروژ ه ها همچون سدها، خطوط راه آهن و موج شکن ها مورد استفاده قرار می گیرند. چون ابعاد مصالح دانه ای در این پروژه ها از چند سانتیمتر شروع و گاهی به یک متر نیز می رسد، لذا انجام آزمایش های آزمایشگاهی بسیار پرهزینه، زمان بر و حتی غیرممکن می گردد. بدین منظور، استفاده از مدل سازی عددی برای بررسی تاثیر پارامترهای مختلف بر رفتار مکانیکی این نوع مصالح بسیار حایز اهمیت می باشد. از میان عوامل موثر، دو عامل شکل و آرایش دانه ها در این تحقیق بررسی می شوند. بدین منظور، دانه های استوانه ای و مکعبی شکل بعنوان نماینده دانه های گردگوشه و تیزگوشه، در دو اندازه مختلف و در دو وضعیت آرایش منظم و نامنظم به روش المان گسسته مدل سازی شده و رفتار تنش-کرنش، انرژی اعمالی و مقادیر شکست بعد از بارگذاری، بررسی می گردند. استفاده از مدل غیرخطی هرتز و تعیین پارامترهای آن بر اساس آزمایش های آزمایشگاهی، کنترل یکنواختی توزیع دانه ها بر اساس تعداد نقاط تماس به مراه شیب و راستای قراگیری دانه ها، تعریف معیار شکست بر اساس مقاومت کششی و اعمال الگوی شکست بر اساس دونیم شدن دانه ها از جمله ویژگی های مدل بکاررفته می باشند. بمنظور صحت سنجی مدل عددی، آزمایش های آزمایشگاهی مشابه نیز صورت گرفته و نتایج آنها با یکدیگر مقایسه شدند. نتایج حاصله حاکی از آن می باشد که مدل عددی میتواند با دقت بالایی، تاثیر شکل و نحوه قرارگیری دانه ها را بر رفتار مصالح بررسی نماید. همچنین با توجه به وجود اشکال مختلف در مصالح دانه ای، نقش آرایش ترکیبی با شکل های مختلف دانه ها نیز بر روی نتایج حاصله مورد بررسی قرار گرفت.