17775

15520

كارشناسي ارشد

مكانيك سنگ

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1401

هشت، 104ص.: مصور، جدول، نمودار

1401/06/19

كتابنامه

معدن

مهندسي معدن

1401/06/19

2856010

يكي از نقص‌هايي كه باعث ايجاد ضعف در مقاومت يك ماده مي‌شود وجود ناپيوستگي از جمله ترك در آن مي‌باشد. وجود اين نقص در پديده‌هايي همچون شكست چاه‌هاي نفتي، لغزش شيرواني‌ها، ريزش حفريات زيرزميني، لغزش گسل‌ها و پديده‌ي زلزله همراه با آن و همچنين محيط‌هايي با فشارهاي بالا در اعماق زمين، داراي اهميت بالايي است چرا كه وجود ترك در پديده‌هاي ذكر شده نقش مهمي را ايفا مي‌كند. يكي از خواص مواد تاثير گذار در اين پديده‌ها چقرمگي شكست مود II است كه توسط محققين كمتر مورد بررسي قرار گرفته است. نمونه‌هايي كه براي اندازه‌گيري اين خاصيت معرفي شده و مورد بررسي قرار گرفته است هر يك داراي معايبي همچون دشواري در آماده سازي، خالص نبودن مود II و تركيب آن با مود I و III و غيره است. به همين دليل در اين تحقيق دو نمونه‌ي فشاري مغزه‌ي كوتاه (SCC) و ديسك برزيلي با ترك لبه‌اي (DNBD) مورد بررسي قرار گرفته است. اين دو نمونه به صورت عددي (با استفاده از نرم افزار ABAQUS 2021) و آزمايشگاهي بررسي و مقايسه شده‌اند. اين بررسي‌ها شامل تاثير طول گوشته‌ي ميان دو ترك (براي هر دو نمونه) و فشار جانبي (براي نمونه‌ي SCC) بر روي فاكتور تمركز تنش مود I و II، چقرمگي شكست مود II، زاويه‌ي رشد ترك، ميدان تنش كششي و برشي و نسبت آن‌ها بوده است. در بررسي‌هاي انجام شده براي نمونه‌ي SCC نشان داده شد چقرمگي شكست مود II با افزايش نسبت طول گوشته‌ي بين دو ترك به ارتفاع نمونه، ابتدا افزايش يافته و پس از آن روند ثابتي داشته است. همچنين با افزايش اين نسبت، تنش‌هاي كششي ما بين دو ترك حدود 50 درصد كاهش يافته اما نسبت تنش كششي به برشي افزايش يافته و از مقدار 0.5 گذر كرده است. با افزايش فشار جانبي در اين نمونه، چقرمگي شكست مود II به صورت خطي افزايشي بوده است و همچنين ميزان تنش‌هاي كششي و نسبت تنش كششي به برشي ما بين دو ترك كاهش يافته است. براي نمونه‌ي DNBD با افزايش نسبت طول گوشته‌ي بين دو ترك به قطر نمونه مقدار چقرمگي شكست مود II ابتدا كاهش يافته و در جايي به مقدار كمينه خود رسيده و پس از آن افزايش يافته است. با افزايش اين نسبت، سطح تنش كششي افزايش يافته و نسبت تنش كششي به برشي ما بين دو ترك نيز افزايش يافته و در جايي از مقدار 0.5 گذر كرده است. مقايسه‌ي مقدار چقرمگي شكست اين دو نمونه نشان داد كه در فشار جانبي 1.5 مگاپاسكال (براي نمونه‌ي SCC) مقادير براي هر دو نمونه باهم برابر شده است. با مقايسه‌ي مقادير تنش كششي و نسبت تنش كششي به برشي هر دو نمونه نشان داده شد كه نمونه‌ي DNBD نتايج بهتري نسبت به نمونه‌ي SCC داشته است.

One of the complications that potentially weakens the strength of a material is the presence of discontinuities such as cracking. The presence of this defect in phenomena such as failure of oil wells, slippery slopes, subsurface drilling, landslides and associated earthquakes, as well as environments with high pressures in the depths of the earth, is of great importance because this complication is one of the main causes. It is the giving of these phenomena. One of the influential states in these phenomena is mode II toughness, which has been briefly studied by researchers and examples for it have been introduced and studied, each of which has disadvantages such as difficulty in preparation, deviation of crack growth path and distance. Leaving mode II and not real mode II (being integrated with mode I and mode III) and assuming it and ... is. Among these methods, a sample of PTS has been introduced by the International Society of Rock Mechanics (ISRM) to investigate the effects of these complications. But because it is difficult and expensive to prepare a PTS sample, we are going to look at other samples and consider the advantages and disadvantages of each. Therefore, in this study, two samples of SCC and DNBD have been studied. These samples were numerically and laboratory prepared from cores with a diameter of 54 mm to be examined and compared, including the amount of mode I and II toughness in the experiments, the amount of mode stress concentration factor I and II and crack growth angle in ABAQUS 2021 software. The effect of all-round pressure for SCC sample and ligament length between two cracks on these values in both samples is to investigate the stress field in both samples and also to compare the crack level of the tested samples. Given the results obtained and their interpretation, as well as the simplicity of the preparation steps, these two samples will be suitable for measuring the mode II fracture toughness, each sample has its own advantages.

محمود بهنيا

عليرضا باغبانان، حميد هاشم الحسيني