مواد و ساخت پیشرفته

در یک تحقیق جدید، از تکنیک پری­دینامیک مبتنی بر پیوند (BB PD[1]) توسعه ­یافته برای پیش‌بینی تکامل ترک و خواص مکانیکی ماکروسکوپی خمیر سیمان سخت شده در مقیاس میکرو استفاده می‌کند.

به طور خاص، نمونه اولیه مدل ترد میکروالاستیک (PMB[2]) با در نظر گرفتن یک تابع میرایی هسته و اصلاح اثر سطح بهبود یافته است. متعاقباً، شبیه‌سازی‌های کشش تک محوری ریزساختارهای سیمانی سخت‌شده تولید شده توسط نرم‌افزار μic به‌صورت سیستمی برای بررسی تأثیرات ناهمگونی ریزساختار، اثر اندازه، و نسبت آب به سیمان (w/c) بر رشد ترک و خواص مکانیکی، یعنی استحکام کششی و مدول یانگ انجام می‌شوند. نتایج نشان می­‌دهد که ناهمگونی ریزساختار به طور اجتناب­ناپذیری باعث گسستگی خواص ماکروسکوپی خمیر سیمان می­ شود. بنابراین، یک روش آماری برای تجزیه و تحلیل خواص مکانیکی سیمان سخت­شده در نظر گرفته شده است. علاوه بر این، استحکام کششی اثر اندازه قابل توجهی دارد، با افزایش اندازه ریزساختار، استحکام کششی کاهش می­یابد. نتایج شبیه‌سازی به خوبی با مدل اثر اندازه تحلیلی موجود، یعنی مدل اثر اندازه وایبول[3]، قانون مقیاس‌بندی چندفراکتال[4] و قانون اثر اندازه بازانت[5] مطابقت دارد. نسبت بالاتر w/c احتمالاً منجر به استحکام کششی کمتر، مدول یانگ و آسیب زودرس به خمیر سیمان می‌شود. خواص مکانیکی ماکروسکوپی پیش‌بینی‌شده با شبیه‌سازی قبلی و داده‌های تجربی مطابقت خوبی دارد، که قابلیت اطمینان روش پری دینامیکی مبتنی بر پیوند بهبود یافته را در مطالعه شروع ترک و انتشار خمیر سیمان سخت‌شده نشان می‌دهد.

نتایج این تحقیق نشان می­دهد روش PD فرآیند شروع و انتشار ترک را در هنگام شکست کششی خمیر سیمان سخت شده ثبت می­کند. ناهمگونی خمیر سیمان سخت­شده منجر به پراکندگی زیادی از داده ­های استحکام کششی می­‌شود. استحکام کششی خمیر سیمان سخت­ شده اثر اندازه را در مقیاس میکروسکوپی نشان می­‌دهد.

منبع:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0950061822029129