فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

بررسی سازوکار انتشار ترک در نمونه‌های دو‌ماده‌ای به‌دلیل تفاوت در خواص مکانیکی و وجود فصل‌مشترک، اهمیت ویژه‌ای در حوزه مهندسی سنگ و مکانیک شکست دارد. در این پژوهش، رفتار شکست و گسترش ترک در نمونه‌های دو‌ماده‌ای شبه‌سنگی با استفاده از آزمون خمش سه‌نقطه‌ای دارای ترک اولیه و تحت نرخ بارگذاری 5/0 میلی‌متر بر دقیقه مورد بررسی قرار گرفت. دو ماده با خواص مکانیکی متمایز انتخاب شدند. ماده نخست ترکیبی از سیمان و آب، با مقاومت فشاری تک‌محوره 52/34 مگاپاسکال و چقرمگی شکست 47/0 مگاپاسکال‌ ریشه‌متر (MPa.√m) و ماده دوم ترکیبی از سیمان، گچ و آب، با مقاومت فشاری تک‌محوره 63/18 مگاپاسکال و چقرمگی شکست 17/0 مگاپاسکال‌ ریشه‌متر است. نمونه‌های دو‌ماده‌ای با ضخامت‌های مختلف (برابر، ماده 1 ضخیم‌تر، ماده 2 ضخیم‌تر) و ترک اولیه در یکی از مواد ساخته شدند. نتایج نشان داد که در نمونه‌هایی با ترک در ماده 1 (مقاوم‌تر)، ترک بدون انحراف یا توقف در فصل‌مشترک، مستقیماً وارد ماده 2 (ضعیف‌تر) می‌شود. در مقابل، در نمونه‌هایی که ترک در ماده 2 ایجاد شده است، ترک پس از رسیدن به فصل‌مشترک، ابتدا در امتداد آن گسترش یافته و سپس وارد ماده 1 می‌شود. در مواردی که ضخامت ماده 2 برابر یا بیشتر از ماده 1 باشد و ترک در ماده 2 قرار گیرد، نمودار نیرو-جابه‌جایی دو نقطه بیشینه نیرو را نشان می‌دهد که بیانگر وقوع دو مرحله شکست است. این مطالعه نقش کلیدی فصل‌مشترک و ضخامت نسبی مواد را در کنترل سازوکار شکست تأیید می‌کند و نتایج آن برای طراحی ایمن سازه‌های سنگی و زیرسطحی قابل‌استفاده است.