مدل رفتاری همزمان خرابی لگاریتمی و پلاستیک برای شبیه سازی عددی رفتار سنگها

مواد سنگی تحت تنشهای بالا، رفتار مکانیکی غیرخطی، برگشت ناپذیر، همراه با زوال صلبیت و نرم شونده از خود نشان می دهند. دلیل غالب رفتارهای غیرخطی سنگ جریان پلاستیسیته و فرآیند خرابی به صورت توامان در سنگ می باشد. از منظر میکروسکوپی جریان پلاستیک با لغزش برشی موضعی در شبکه کریستالی ماده کنترل می شود که از منظر ماکروسکوپی موجب کرنش های برگشت ناپذیر می شود. فرآیند خرابی از منظر میکروسکوپی با رشد، انتشار و گسترش ریزترک ها همراه است. نتیجه پدیدار شناختی و ماکروسکوپی فرآیند خرابی، زوال صلبیت و رفتار نرم شوندگی سنگ می باشد.
در این مقاله، به منظورشبیه سازی رفتار برگشت ناپذیر و زوال خواص الاستیک مواد سنگی تحت بارگذاری، از مدل توامان خرابی و پلاستیسیته استفاده شده است. برای توصیف زوال صلبیت و رفتار نرم شوندگی پس از مقاومت حداکثر از مدل خرابی لگاریتمی، وبرای لحاظ کرنش های برگشت ناپذیر از مدل پلاستیک با تابع تسلیم دراکر-پراگر استفاده شده است. پس از توسعه مدل رفتاری جدید و ارائه الگوریتم آن، این مدل توسعه داده شده در محیط نرم افزارVC++ کدنویسی و سپس به عنوان یک مدل رفتاری جدید و مستقل، در محیط نرم افزار المان مجزایUDEC، استفاده شد. در نهایت، رفتار نمونه سنگ آهک اوولیتی تحت بارگذاری فشاری و کششی با استفاده از مدل رفتاری توسعه یافته، شبیه سازی، و با نتایج آزمایشگاهی مقایسه گردید. براساس نتایج شبیه سازی عددی، رفتار نرم شوندگی، زوال صلبیت و تغییر شکل های برگشت ناپذیر به خوبی مطابق مشاهدات آزمایشگاهی بازتولید و شبیه سازی شده است. افزایش مقاومت و شکل پذیری سنگ با افزایش فشار همه جانبه نیز در نتایج مدل سازی عددی مشهود می باشد.