Modelarea micromecanică a pereților de piatră este o metodă de modelare în care zidăria este considerată ca un sistem eterogen ( sistem eterogen ) format din elemente de zidărie ( cărămizi , pietre naturale sau artificiale, blocuri de beton etc.), mortar și suprafețe de contact ( interfețe ) între ele.
Calculul pereților de piatră folosind modelarea micromecanică se realizează prin metoda elementelor finite (FEM) cu utilizarea tehnologiei computerizate. Componentele unui sistem eterogen sunt considerate ca un set de elemente izotrope finite (FE), ale căror proprietăți sunt determinate separat pentru elementele de zidărie, îmbinările de mortar și interfețele dintre ele.
Modelarea micromecanică este utilizată pentru zidăria care are o structură regulată, repetată. Într-o astfel de zidărie se disting volume identice, repetate în mod repetat, care zidăria se numește celula principală.
Componentele unui sistem eterogen în modelarea micromecanică simplificată sunt elementele de zidărie și interfețele elementelor de zidărie și îmbinările de mortar. Dimensiunile elementelor de zidărie sunt luate în considerare ținând cont de grosimea rosturilor de mortar adiacente acestora, iar rosturile de mortar în sine sunt înlocuite cu elemente finite de grosime zero. Prin legarea cu bandă a zidăriei, fiecare element de zidărie, de regulă, este modelat de două elemente finite identice. Modelarea micromecanică simplificată se mai numește și modelare mezomecanică.
Modelarea zidăriei mesomecanice pare să fi fost pionierat de AW Page. [1] Variante ale modelării mezomecanice sunt propuse în [2] [3] [4] [5] [6] [7] și altele.
Cu modelarea micromecanică detaliată, fiecare element de zidărie este înlocuit pentru calcul cu un set de elemente finite mici), ale căror dimensiuni sunt de două sau mai multe ori mai mici decât grosimea rosturilor de mortar. Rosturile de mortar sunt, de asemenea, împărțite în FE de dimensiuni similare. În plus, FE cu grosime zero sunt utilizate pentru interfețele elementelor de zidărie și rosturilor de mortar. Modelarea micromecanică detaliată se realizează cel mai simplu pentru cazurile în care toate celulele principale au aceeași stare de efort (de exemplu, în compresie axială normală și paralelă cu patul de zidărie, forfecare pură). Acest caz este folosit pentru omogenizarea zidăriei în macromodelare [8] . În cazurile în care zidăria are o stare de solicitare neuniformă și redistribuirea tensiunilor este posibilă datorită deformării neliniare a structurilor, modelarea micromecanică detaliată este asociată cu repetarea repetată a calculului pentru fiecare element finit al plăcii. Această circumstanță crește semnificativ complexitatea calculului și face microsimularea inacceptabilă pentru calculul structurilor reale de piatră.
La modelarea zidăriei cu FE plate pentru elemente de zidărie, se folosesc cel mai adesea diverse combinații de teorii „clasice” de rezistență (de exemplu, teoria Mises pentru regiunea de compresie biaxială și teoria Mohr-Coulomb pentru regiunile în care una sau ambele tensiuni principale). sunt la tracțiune). Când se utilizează FE spațial, este utilizat criteriul de rezistență Drucker-Prager.
Criteriile de rezistență pentru îmbinările de mortar în modelarea micromecanică detaliată sunt similare cu criteriile pentru elementele de zidărie, dar cu parametri numerici care corespund caracteristicilor de rezistență ale mortarului în rosturi.În modelarea micromecanică simplificată se ține cont de prezența rosturilor de mortar. în criteriile de rezistenţă pentru interfeţele elementelor de zidărie şi rosturilor de mortar.
Pentru interfața elementelor de zidărie și îmbinărilor de mortar, de regulă, se utilizează o condiție de rezistență Mohr-Coulomb modificată sub forma unui „model de capac” (cu restricții în zona limitării tensiunilor normale de tracțiune și compresiune).