پديد آورنده :
عبداللهي رستمي، حامد
عنوان :
بررسي عددي و آزمايشگاهي تاثير ناهمسانگردي بر چقرمگي شكست مود I و II سنگ
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
مكانيك سنگ
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
چهارده، 89ص. :مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
محمود بهنيا
توصيفگر ها :
چقرمگي شكست , ناهمسانگردي , مسير گسترش ترك , SCB , FEM
استاد داور :
لهراسب فرامرزي، مسعود چراغي
تاريخ ورود اطلاعات :
1399/04/21
رشته تحصيلي :
مهندسي معدن
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1399/04/21
چكيده فارسي :
چكيده به منظور بهرهبرداري بهينه از مخازن نفت و گاز با نفوذپذيري پايين نياز است تا با استفاده از شكست هيدروليكي تركهاي مصنوعي در سنگ ايجاد كنيم چقرمگي شكست مقاومت ماده در برابر رشد ترك مي باشد كه يك پارامتر كليدي مكانيكي براي كنترل فرآيند توسعه شكست هيدروليكي ميباشد اگرچه چقرمگي شكست به عنوان يك خاصيت ذاتي ماده سنگ ميباشد اما برخي فاكتورها مثل ناهمسانگردي سنگ خواص هندسي نمونهها در مقياس آزمايشگاهي دما و شرايط بارگذاري مي توانند بر مقدار چقرمگي شكست تاثير بگذارند از آنجايي كه ناهمسانگردي مهمترين ويژگي سنگ دربرگيرنده اين مخازن مي باشد و از طرفي در بسياري از سنگهاي دگرگوني رسوبي و حتي آذرين وجود دارد در اين پژوهش به بررسي تاثير ناهمسانگردي در سنگ ناهمسانگرد شيست و فيليت بر چقرمگي شكست پرداخته شده است اين مطالعه در دو بخش عددي و آزمايشگاهي بر روي نمونه SCB انجام شده است مطالعه عددي نشان داد چقرمگي شكست در نمونههاي ناهمسانگرد عالوه بر زاويه ناهمسانگردي به دو پارامتر بيبعد نسبت ناهمسانگردي مدول يانگ و نسبت ناهمسانگردي مدول برشي ظاهري بستگي دارد همچنين براي زواياي ناهمسانگرديهاي متفاوت مقادير ضرايب شكل مود خالص I و YI II و YII متفاوت ميباشند به گونهاي كه YI با افزايش زاويه ناهمسانگردي كاهش مي يابد در بخش آزمايشگاهي مشخص شد به ترتيب كمترين و بيشترين مقدار چقرمگي شكست مربوط به زاويه ناهمسانگردي صفر و چهل و پنج درجه ميباشد در اين مطالعه مسير گسترش ترك نيز بررسي شد و مشخص شد نمونههايي كه جهت توليد مود I خالص مورد آزمايش قرار گرفتند ابتداي مسير رشد ترك در آنها متاثر از صفحات ناهمسانگردي مي باشد اما براي نمونههايي كه زاويه شكاف بيشتر از صفر بوده تا شكستگي مود دو و تركيبي را ايجاد كند غالب مسير گسترش ترك متاثر از صفحات ناهمسانگردي مي باشد به منظور پيشبيني شكست سه پوش شكست خطي كوادراتيك و بيضي بر دادههاي تجربي و يك پوش شكست كوادراتيك نيز بر دادههاي عددي رسم شده است نتايج نشان داد پوش خطي نسبت به ديگر پوشها محافظهكارانهتر است كلمات كليدي چقرمگي شكست ناهمسانگردي مسير گسترش ترك SCB و FEM
چكيده انگليسي :
Numerical and experimental study of the effect of anisotropy on the rock fracture toughness under modes I and II Hamed Abdollahi Date of Submission June 30 2020 Department of Mining Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language Persian Supervisor Dr Mahmoud BehniaAbstractIn order to optimum utilization of low permeability oil and gas reservoirs artificial cracksshould be made in rock by using the hydraulic fracturing process The fracture toughness isthe material s resistance against crack propagation which is a critical mechanical parameterto control hydraulic fracturing Although fracture toughness is an inherent property of rocks some factors such as rock anisotropy the geometric properties of specimens in the laboratoryscale the temperature and loading conditions can affect the fracture toughness magnitude As far as the anisotropy is the most important property of rocks in reservoirs which existsin many sedimentary metamorphic and igneous rocks this study has focused on the effectof anisotropy on fracture toughness magnitudes in anisotropic schist and phyllite rocks Thisresearch consists of numerical modelings and laboratory tests on SCB specimens Thenumerical modeling results represented that the fracture toughness in anisotropic specimensnot only depends on anisotropy angle but also it depends on two dimensionless parameters including Young s modulus anisotropic ratio and apparent shear modulus anisotropic ratio Furthermore for various anisotropy angles the magnitudes of the geometry factors of puremodes I and II YII and YI are different in a way that YI decreases with the increase inanisotropy angle The laboratory studies showed that the lowest and highest fracturetoughness magnitudes were achieved for anisotropy angles of 0 and 45 respectively Also the crack propagation path was studied and it revealed that for specimens which wereexamined for producing pure mode I just the beginning of crack propagation path wasaffected by anisotropic layers but for the specimens with notch angle of higher than zero toproduce mode II and mixed mode the majority of crack propagation path was affected byanisotropic layers Furthermore in order to predict fracture three fracture envelopes including linear quadratic and elliptic were fitted on experimental data and a quadraticfracture envelope was drawn on numerical data The results showed that the linear envelopewas the most conservative envelope compared with others Keywords fracture toughness anisotropy crack propagation path SCB FEM
استاد راهنما :
محمود بهنيا
استاد داور :
لهراسب فرامرزي، مسعود چراغي
