دانلود ترجمه مقاله همگن‌سازی میکرومکانیکی میله‌های فولادی در بتن مقاوم سازی شده برای آنالیز تخریبی (ساینس دایرکت – الزویر 2022) (ترجمه ویژه – طلایی ⭐️⭐️⭐️)

همگن سازی میکرومکانیکی میله های فولادی در بتن مقاوم سازی شده برای آنالیز تخریبی

Micromechanical homogenisation of steel bars in reinforced concrete for damage analysis

چکیده

1 مقدمه

2 مدل میکرومکانیکی

3 الگوبرداری ساختاری

4 اجرای تحلیل اِلمان محدود

5 تأیید و اعتباربخشی مدل

6 میله‌های بتن مقاوم‌سازی شده در وضعیت تنش

7 دستاوردها

منابع

چکیده
     جنبۀ همگن‌سازی مبتنی بر الگوبرداری از مواد تقویت کنندۀ بتن در ترکیب با قوانین پایۀ مربوط به تخریب که در یک الگوی اِلمان محدود برای شبیه سازی رویداد تخریب بتن و میله‌های مقاوم کنندۀ آن در ساختارهای بتنی مقاوم سازی شده به کار می‌رود، مورد بررسی قرار گرفت. از این فرآیند برای شبیه سازی رفتار مواد مقاوم کنندۀ پراکنده شده در بتن استفاده شد و در شبیه سازی نواحی دارای مواد مقاوم کنندۀ متمرکز در بین اجزای ساختاری نیز به کار گرفته شد.

     این الگو در برابر آزمون‌های کاربردی که بر روی اجزای بتن مقاوم سازی شده انجام شده‌اند و در متن به آنها اشاره شده است، مورد مقایسه قرار گرفت و تنش مستقیم و خمش بر روی آن بررسی شد. در این مدل، بدون آن که میله‌های جایگذاری شده به صورت شبکه‌ای درآیند و هزینه‌های محاسباتی بالایی متحمل شود، ویژگی‌های اصلی عملکرد تخریبی در مواد جایگزین شونده در بتن مورد ارزیابی قرار گرفته‌اند.

مدل میکرومکانیکی
     بتن مسلح به صورت یک مادۀ کامپوزیتی متشکل از یک ماتریس بتن به همراه مواد فولادی (مثل میله، مقاوم سازی انعطاف‌پذیر، تقویت برشی: میله‌های عمودی یا اُریب) است که به صورت عمود بر هم و متقاطع، در داخل آن جایگذاری شده‌اند؛ که طول آنها خیلی بلندتر از ابعاد سطح مقطع آنها می‌باشد. در مورد سازگاری رویکرد الگوبرداری، یک مادۀ ایزوله شدۀ جایگزین شده در یک ماتریس بزرگ نامحدود، زمانی که بر اثر اعمال یک بار مکانیکی، خود ماتریس تحت یک تنش میانگین  قرار می‌گیرد، می‌تواند تحت تأثیر فرایند تغییر شکل (دفرمگی) قرار بگیرد. در حالت کلی که ماتریس و مواد جایگذاری شده در آن دارای ویژگی‌های کلاسیکی مختلف هستند، تغییر شکل مواد جایگزیده شده، با میانگین تغییر شکل ماتریسی که آن را احاطه کرده، فرق دارد. حذف این محدودیت باعث بروز یک حالت کرنش در مادۀ جایگزین شدۀ درون ماتریس می‌شود که به آن ویژه کرنش * گفته می‌شود. رابطۀ بین کرنش ماتریس و مادۀ جایگزین شده در آن به این صورت نشان داده می‌شود:

     در این کار پژوهشی، بتن به صورت ماتریسی در نظر گرفته می‌شود که در آن میله‌های مقاوم کنندۀ جای‌گذاری شده در داخل بتن در دو گروه قرار می‌گیرند. نسبت زیاد طول میله‌ها در مقایسه با قطر آنها، ما را به سمت این فرضیه سوق می‌دهد که آنها را به صورت سوزنی شکل فرض کنیم. علاوه بر این، جهت‌گیری اُریب میله‌ها نسبت به جهت اجزای بتن مقاوم سازی شدۀ مکعبی شکل نظیر بتن‌های قالبی، شاه‌تیرها، ستون‌ها و دیوارها این امکان را می‌دهد که محاسبات یکنواختی صورت پذیرد؛ بدون آن که جهت‌گیری مواد جایگزین شده در داخل بتن‌ها به پیچیدگی خاصی برسد. این واقعیت در کنار این فرض که مواد افزودنی به بتن‌ها به صورت سوزنی شکل هستند، این امکان را به همراه دارد که کل جنبۀ همگن بودن را به صورت یک‌جا در نظر بگیریم و از این طریق به کاهش پیچیدگی‌های محاسباتی کمک کنیم. استفاده از این جنبۀ همگن بودن در سه بُعد، شبیه فرآیند ارائه شده است که فقط با تانسور اِشلبی S صورت می‌گیرد که فرض می‌شود به لحاظ اندازه و مقادیر، متفاوت است ]23[ و تانسورهای سختی برای سه بُعد نیاز به تنظیم شدن و هماهنگی با ساختار بتن دارد. در چنین رویکردی، یک گروه سوم از مواد اضافه شونده به بتن که جهت‌گیری آن در راستای محور z است نیز می‌تواند در نظر گرفته شود و در عین حال شکل این جنبه کلی همگن بودن همچنان حفظ شود.