بررسي رشد ترك در نمونه هاي سنگي آزمايشگاهي

دكتري

در اين پژوهش، با توجه به اهميت فرآيند رشد ترك در مواد سنگي از لحاظ طراحي و كاربردي، به بررسي رشد ترك در آزمايش¬هاي تعيين چقرمگي شكست مواد سنگي، با استفاده از روش¬هاي مختلف پرداخته شد. بررسي عددي رشد ترك در نمونه¬هاي سنگي نيمه¬ديسك با دو نوع شيار مستقيم و V-شكل با استفاده از روش اجزاي محدود، صورت گرفته و پارامترهاي شكست از جمله ضريب شدت تنش بي¬بعد و طول ترك بحراني كه نشان¬دهنده ناحيه رشد پايدار ترك در نمونه¬هايي¬ با شيار V-شكل است،¬ براي محدوده گسترده¬اي از پارامترهاي هندسي محاسبه شد. بررسي تحليلي نيز با استفاده از روش تركيب برشي صورت گرفته كه مقايسه نتايج، نشان¬دهنده دقت مناسب روش¬ها مي¬¬باشد. امكان¬سنجي سه روش تجربي در روند رشد ترك بررسي شد. روند رشد ترك در نمونه¬هايي با شيار مستقيم و V-شكل، با بررسي تعداد كل شمارش¬ها در روش انتشار آكوستيكي مقايسه شد. ¬هم¬چنين، از نتايج حاصل از اسكن CT با اشعه ايكس نيز در محاسبه طول ترك بحراني با دقت قابل قبولي استفاده شد. سطح شكست در دو ناحيه پايدار و ناپايدار رشد ترك نيز با استفاده از تصاوير حاصل از ميكروسكوپ نوري بررسي شد كه نشان-دهنده صافي سطح بيشتر در ناحيه رشد پايدار ترك بود. در ادامه، تاثير هندسه نمونه و هندسه شيار اوليه ايجاد شده در نمونه بر مقدار چقرمگي شكست، با استفاده از معيار حداكثر كرنش مماسي بهبوديافته با در نظر گرفتن پارامتر هندسي تنش T بررسي شد كه بيانگر تاثير مستقيم بر مقدار چقرمگي شكست حاصل از نمونه¬هاي مختلف بود. علاوه بر اين، مطالعه آماري مقدار چقرمگي شكست مواد سنگي با توزيع احتمال ويبول، در نمونه¬هاي مختلف (با شيار مستقيم و شيار چورون)، نشان داد كه شيار چورون، مقدار متوسط چقرمگي شكست بيشتر و پراكندگي كمتري را در مقايسه با شيار مستقيم حاصل مي¬نمايد. تاثير پارامترهاي فشار بخار آب و فشار همه¬جانبه كه از شرايط محيطي برجا در زير زمين هستند نيز به صورت آزمايشگاهي، بر نحوه رشد ترك و مقدار چقرمگي شكست در نمونه¬هاي سنگي نيمه¬ديسك بررسي شد. مشاهده شد كه با افزايش فشار بخار آب، استحكام سنگ¬ها كاهش پيدا مي¬كند كه اين عامل در بارگذاري مود I نسبت به بارگذاري مود II تاثير كمتري از خود نشان مي¬دهد. هم¬چنين، تحت فشار همه جانبه و بر اساس نتايج بدست آمده از شبيه¬سازي¬هاي عددي، چقرمگي شكست اصلاحي مود I سنگ¬ها با استفاده از تغييري در رابطه استاندارد، پيشنهاد شد.

189876

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر محمدرضا محمدعليها

طراحي كاربردي - مكانيك جامدات

دكتر مجيدرضا آيت اللهي