بررسی اثر فاکتور شکل در مولفه های انرژی در محیط دانه ای تحت بارگذاری چرخه ای به روش المان مجزا

میراگرهای دانه ای به طور گسترده در کاربردهای مختلف از جمله زیر شالوده ها برای جلوگیری از انتقال امواج زلزله به طبقات ساختمان استفاده می شوند. با توجه به اینکه شکل هندسی دانه ها یکی از مهمترین خصوصیات اثرگذار در رفتار استهلاکی مجموعه مصالح دانه ای می باشد، لذا در این تحقیق به بررسی تاثیر فاکتور شکل در مولفه های انرژی پرداخته شده است. بدین منظور، مدل عددی بر اساس روش المان مجزا و با نرم افزار PFC 2D مطابق یک مدل آزمایشگاهی و تحت اثر بارگذاری چرخه ای شبیه سازی و اعتبار سنجی گردید. از المان کلامپ برای شبیه سازی دانه ها در سه شکل دایره معرف مصالح گرد گوشه و مربع و مثلث معرف مصالح تیزگوشه، استفاده شد. در نهایت مدلهای ترکیبی متشکل از دانه هایی با سه شکل مذکور برای شبیه سازی ایجاد شدند. نتایج حاکی از آنست که در شرایط محصور شده و در اثر تغییر شکل دانه ها، بیش از 80% انرژی کل به صورت انرژی کرنشی الاستیک ذخیره یا در اثر لغزش بین دانه ها تلف می شود و سهم انرژیهای جنبشی و میرایی در حدود 10 تا 15 درصد انرژی کل می باشد. همچنین اگر نسبت شعاع بزرگترین دایره محاطی به شعاع کوچکترین دایره محیطی در اطراف دانه تیز گوشه به 1 نزدیکتر شود (دانه مربعی شکل)، میزان انرژی استهلاکی میرایی بیشتر و اگر نسبت مذکور کمتر شود (دانه مثلثی شکل)، انرژی استهلاکی در اثر اصطکاک افزایش می یابد. به طور کلی در سیستمهای دانه ای، استفاده از ترکیب دانه های تیز گوشه و گرد گوشه با نسبت مساوی جهت استهلاک انرژی دارای عملکرد مناسبی می باشد.