مطالعات آزمایشگاهی و عددی در تعیین اثر عرض ترک بر چقرمگی شکست حالت اول نمونه های استوانه ای جدار ضخیم

سه حالت جابجایی ترک وجود دارد. حالت اول یا حالت بازشدگی که سطوح ترک در جهت عمود بر سطح ترک جدا می­شوند. حالت دوم یا حالت برشی که در این حالت جابجایی وجوه ترک در صفحه ترک ولی عمود بر جبهه ترک است و حالت سوم یا حالت  لغزش و پاره­شدگی است که در این حالت جابجایی وجوه ترک در صفحه ترک و موازی با جبهه ترک است. برخی از کاربردهای مکانیک شکست سنگ در شکست هیدرولیکی، برش و انفجار در سنگ، حفاری مکانیزه، پایداری شیروانی سنگی و خردایش مواد معدنی است. هدف اصلی این تحقیق بررسی اثر عرض ترک بر روی چقرمگی شکست حالت اول استوانه توخالی جدار ضخیم نمونه های مارنی است که به شکل یک چاه نفت در آزمایشگاه شبیه سازی می شود. نمونه های مارنی از سازند بنگستان واقع در قسمت جنوب و جنوب غربی ایران تهیه شده است. برای انجام آزمایش در نمونه هایی به قطر خارجی ۷۳ میلی متر و قطر داخلی ۲۵ میلی متر و ارتفاع ۱۵۰ میلی متر دو ترک مصنوعی با ابعاد مشخص به صورت متقارن ایجاد شد. پس از اعمال تنش سه محوری بر روی نمونه ها فشار لازم برای گسیختگی بر روی نمونه های دارای ترک های مصنوعی اندازه گیری شد. سه آزمایش سه محوری برای بررسی اثر عرض ترک بر روی چقرمگی شکست حالت اول انجام شد. دو نرم افزار اجزای محدود ABAQUS و ANSYSبرای تعیین چقرمگی شکست حالت اول و دو نرم افزارExcelو SPSS برای بررسی تغییرات چقرمگی شکست در اثر تغییر عرض ترک استفاده شد. در نهایت با انجام سه آزمایش این نتیجه حاصل شد که با افزایش ۵۰ درصدی عرض ترک  چقرمگی شکست ۲۰ درصد کاهش می یابد. در ضمن با افزایش خطی عرض ترک چقرمگی شکست به صورت خطی کاهش می یابد.

کلیدواژه ها:

چقرمگی شکست ، حالت اول ، استوانه توخالی ، سنگ مارن ، عرض ترک