بررسی روند گسترش ترک با مقیاس مزو در تیرهای بتنی و استفاده از بهینه سازی توپولوژی

در این بررسی یک روش جدید برای کاهش حجم محاسبات مدل سازی عددی بتن در مقیاس مزو ارایه شده است. برای بررسی رفتار بتن از 2 مقیاس جداگانه ماکرو و مزو استفاده شد. با توجه به اینکه توزیع تنش در مقیاس ماکرو می تواند شاخص مناسبی برای تعیین مناطق بحرانی ترک (شروع و رشد ترک) باشد، بنابراین در مقیاس ماکرو مدل عددی با استفاده از روش اجزای محدود توسعه یافته تحلیل شده و در هر گام با استفاده از ماکروی بهینه سازی مناطق بحرانی مشخص، و سپس مجموع این مناطق در مدل اصلی در مقیاس مزو مدل می شوند. در مقیاس مزو 3 بخش، سنگدانه با رفتار خطی، ملات سیمان و ناحیه انتقال با رفتار غیرخطی مدل سازی شده است. سنگدانه ها توسط الگوریتم تصادفی و منحنی فولر با شکل دایره ی در ملات سیمان توزیع می-شوند. برای گسسته سازی در مقیاس مزو از روش گسسته سازی تکه ای با در نظر گرفتن منطقه چسبنده برای تمامی المان ها استفاده شد، با استفاده از این روش شروع و رشد ترک بخوبی مدل سازی می شود. برای اطمینان از این روش 2 مثال عددی بصورت 2 بعدی بررسی گردید، نتایج تحلیل های عددی تطابق کاملا مناسبی با نتایج آزمایشگاهی داشت و همچنین حجم محاسبات با حفظ دقت بطور متوسط 35درصد کاهش یافت.