مدلسازی سه بعدی میکروساختار بتن با شکل سنگدانه های واقعی و بدست آوردن خواص مصالح ارتوتروپیک بتن با استفاده از روش اجزای محدود

مواد مصرفی مورد استفاده در یک سازه از مهمترین بخش های طراحی و اجرایی آن سازه میباشد. از طرفی علم مهندسی همیشه بهدنبال مصالحی با کیفیت بالا میباشد از این رو مواد مرکب مورد توجه بسیاری از مهندسین و محققین قرار گرفته است. زمانیکه موادی باخواص مکانیکی مشخصی با یکدیگر ترکیب میشوند مواد مرکب با خواص مکانیکی نامعلوم بهوجود میآید که جهت تعیین خواصمکانیکی مواد مرکب نیاز به انجام آزمایشات متعددی میباشد. با توجه به زمانبر بودن و هزینه زیاد این آزمایشات در سالهای اخیرمطالعات گستردهای برای رفع این مشکل انجام شده است. به طور کلی مطالعات انجام شده در این زمینه به دو دسته، روشهایماکرومکانیک و میکرومکانیک تقسیمبندی میشوند. در روش ماکرومکانیک خواص مکانیکی مواد مرکب با انجام آزمایشات متعددی تعیینمیشود. در روشهای میکرومکانیک با بررسی ویژگی های مواد سازنده، خواص مکانیکی مواد مرکب بدست میآیند. هدف از روشهایمیکرومکانیک رسیدن به روابط دقیق جهت بدست آوردن خواص مکانیکی مواد مرکب مانند مدول الاستیسیته، مدول برشی و نسبتپوآسن، بدون نیاز به ساخت مواد مرکب در آزمایشگاه میباشد. نتایج آزمایشاتی که در سالهای اخیر در حوزه بدست آوردن خواصمکانیکی بتن انجام شده است نشان میدهند که خواص مکانیکی بتن تحت اثر شکل و اندازه سنگدانه ها تغییر می کند در نتیجه چگونگیشکل سنگدانه ها و چگالی آنها حائز اهمیت می باشد. در این پژوهش یک مدل، نماینده حجم بتن (RVE) تحت شرایط مرزیپریودیک (PBC) در نرم افزار Abaqus مورد بررسی قرار گرفته است. با استفاده از این نوع مدلسازی میتوان با توجه به شکل و اندازهسنگدانه های مختلف، رفتار مکانیکی بتن را بررسی نمود. به دلیل اینکه در بتن حجم بالایی به سنگدانه ها اختصاص می یابد، در نتیجهتوجه ویژه به چگونگی مدلسازی سنگدانه ها ضروری می باشد. در این مقاله دو هدف عمده مورد بررسی قرار خواهد گرفت. هدف اولمدلسازی میکروساختار بتن با شکل سنگدانه های واقی، و هدف دوم بدست آوردن خواص مصالح ارتوتروپیک بتن است.

Keywords:

میکرومکانیک , مواد مرکب , شکل سنگدانه ها , شرایط مرزی پریودیک , مدل RVE بتن