بررسی آزمایشگاهی و عددی اثر دانه بندی محیط های ناهمگن بر گسترش ترک

در این مطالعه اثر ناهمگنی ناشی از اندازه دانه ها به عنوان یکی از عوامل مهم در چقرمگی نمونه ها و تاثیر گذار در مسیر گسترش ترک برسی شده است. برای انجام این کار، شش نوع نمونه با دانبندی های متفاوت اما ترکیب یکسان ساخته شده و تحت آزمایش تعیین چقرمگی به همراه تست انتشار آوایی قرار گرفته است. نتایج بیانگر رابطه میان چقرمگی مد برش و کشش با اندازه دانه ها به صورت غیر خطی می باشد. بیشترین چقرمگی شکست مربوط به نمونه هایی با اندازه دانه های متوسط (۲.۳۸_۲) میلی متر می باشد و با افزایش و یا کاهش اندازه دانه ها از این مقدار، چقرمگی نمونه ها در هر دو حالت بارگذاری برش و کشش کاهش می یابد. همچنین با مطالعه مسیر رشد ترک برای دانبندی های شش گانه مشاهده شد که مسیر رشد ترک در نمونه هایی با دانبندی ریزتر، منظم تر بوده و از نوک ترک اولیه شروع شده و در جهت عمود بر تنش کششی حدکثر گسترش می یابد ولی در نمونه هایی با دانبندی درشت تر، ترک از مرز دانه ها شروع شده و در یک مسیر نامنظم تررشد کرده و ختم ترک در نقاطی با مقاومت کم در محیط نمونه می باشد. با بررسی برخی پارامتر های انتشار آوایی (AE) نمونه ها همچون تعداد کانت، انرژی، فرکانس متوسط و RA نیز مشاهده شد که با تغییرات چقرمگی برای دانه بندی های مختلف، این پارامتر ها نیز تغییر می کنند. در ادامه آزمایش های صورت گرفته توسط نرم-افزار مکانیک شکست سنگ (Rock fracture process analysis) مدلسازی شده و نتایج حاصل برای چقرمگی با برسی های آزمایشگاهی مقایسه شده است که هماهنگی مناسبی از خود نشان می دهند.

کلیدواژه ها:

Fracture toughness ، particle size heterogeneity ، Rock Failure Process Analysis ، چقرمگی شکست ، اندازه دانبندی ، ناحیه صدمه دیده ، نرم افزار مکانیک شکست سنگ