شبیه سازی عملکرد دیسک برشی تحت تابش امواج مایکروویو

یافتن راهی جهت غلبه بر مشکلاتی نظیر سایش بالای ابزار برش و نرخ پیشروی پایین در حفاری سنگ های سخت و ساینده موضوعی است که محققان را به انجام تحقیقاتی در این زمینه واداشته است. حفر مکانیزه تونل انتقال آب گلاس در شمال غرب کشور بوسیله TBMدو سپره در حال انجام است که با برخورد به توده سنگ های آذرین درونی همچون گرانیت، گرانودیوریت و دیوریت با مشکلات مذکور مواجه شده است. در صورتی که مشکلاتی از این دست مرتفع نگردد هزینه ی بالای تعویض دیسک و طولانی شدن مدت زمان ساخت تونل را به دنبال خواهد داشت. در این تحقیق عملکرد دیسک برشی تحت تابش مایکروویو بررسی شده است و تفاوت شاخص نفوذ دیسک بصورت مجزا و توامان با تابش مایکروویو مورد مطالعه قرار گرفته است. در صورتی که تابش توامان مایکروویو و نفوذ دیسک نتایج در خور توجهی به همراه داشته باشد می توان ماشین حفاری تونل را به چنین سامانه ای، جهت اعمال امواج مایکروویو به جبهه کار تونل، تجهیز کرد. بدین منظور نمونه سنگی از جبهه کار تونل گلاس تهیه شد تا مبنای انجام آزمایشات و شبیه سازی در محیط نرم افزار اجزا محدودکامسول مالتی فیزیکس قرار گیرد. مدلی دو بعدی، بر اساس هندسه و ساختار دانه بندی نمونه برداشت شده، شبیه سازی شده است تا مکانیزم شکست سنگ را تحت امواج مایکروویو و نفوذ دیسک برشی هم بصورت مجزا و هم بصورت توامان بررسی نماید. نتایج این شبیه سازی در شرایط مرزی متفاوتی همچون آزاد، محصور شده و ثابت بدست آمده است. با توجه به عمق نفوذ پایین امواج مایکروویو، اکثر تنش های حرارتی در سطح و نزدیک محل برخورد امواج با نمونه اتفاق می افتد. هنگامی که دیسک به تنهایی و در عدم حضور مایکروویو به نمونه بار اعمال می کند، ترک ها بصورت قائم و در زیر دیسک شروع به رشد می نمایند و ایجاد ترک میانی می نماید. این در حالی است که اگر این امر توام با تابش مایکروویو انجام پذیرد، رشد ترک های شعاعی به شدت تسریع شده و می تواند به تشکیل تراشه منجر شود (ترک های میانی بر خلاف ترک های شعاعی ایجاد تراشه نمی کنند). لذا تابش مایکروویو می تواند به کیفیت ترک های ایجاد شده (تسریع ایجاد تراشه) کمک نماید

کلیدواژه ها:

مایکروویو ، عملکرد دیسک برشی ، مکانیزم شکست سنگ ، سایش ، سنگ های سخت