مقایسه مقادیر چقرمگی شکست مد I سنگ بازالت در آزمون نمونه‌های استوانه‌ای و دیسکی با شیار مستقیم
چکیده
چقرمگی شکست مبین مقاومت در برابر گسترش ترک و یکی از مهم‌ترین پارامترهای مکانیک شکستی سنگ‌ها و سایر جامدات است. آزمون‌های مختلفی به منظور تعیین چقرمگی شکست مود I سنگ‌ها ارایه شده که نتایج آن‌ها در عمل با یکدیگر تفاوت دارند، در این مقاله از بین روش‌های مختلف تعیین چقرمگی شکست سنگ‌ها در مود I، دو آزمون نمونه استوانه‌ای با شیار مستقیم و نمونه دیسکی با شیار مستقیم به منظور تعیین میزان اختلاف مقادیر چقرمگی شکست انتخاب شدند. نتایج حاصل مبین اختلافی 5/13 درصدی، بین مقادیر چقرمگی شکست این دو آزمون که اختلاف چندان زیادی نبود، است. به منظور بررسی علل تفاوت مقادیر چقرمگی شکست، مدل‌سازی عددی این دو آزمون با روش المان محدود سه بعدی صورت گرفت. نتایج مدل‌سازی عددی نشان‌دهنده حجم یکسان ناحیه پلاستیک نوک ترک در این دو آزمون بود، در نتیجه صحت نظریه الاستیک خطی برای هر دو آزمون به یک مقدار است. عامل دیگری که برای بررسی علت تفاوت مقادیر چقرمگی شکست در این دو آزمون مورد بحث واقع شد، نسبت ضخامت شیار به طول نمونه بود که با توجه به کمتر بودن این نسبت در نمونه‌های استوانه‌ای با شیار مستقیم و در نتیجه صحیح‌تر بودن فرض شیار به عنوان یک ترک در این نمونه‌ها، آزمون نمونه استوانه‌ای با شیار مستقیم مقادیر قابل اعتمادتری از چقرمگی شکست ارایه می‌کنند.مراجع
Saouma, V.E., (2000),” Fracture Mechanics”, Lecture notes CVEN-6831, Univesity of Colorado, USA.
Mohammadi, S., (2008), "Extended Finite Element Method for Fracture Analaysis of Structures", Blackwell Publishing, UK.
Ouchterlony, F., (1982), "Extension of the compliance and stress intensity formulas for the single edge crack round bar in bending", Fracture Mechanics for Ceramics, Rocks and Concrete, pp. 237-256.
Tutluoglu, L. and Keles, C., (2011), "Mode I fracture toughness determination with straight notched disk",International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, vol. 48, pp. 1248-1261.
Alkilicgil, C., (2006), “Development of a New Method for Mode I Fracture Toughness Test”, M.Sc thesis, Middle East Technical University, Ankara.
Kuruppu, M. D., Obara, Y., Ayatollahi, M. R., Chong, K. P. and Funatsu, T., (2013), "ISRM-suggested method for determining the mode I static fracture toughness using semi-circular bend specimen", ISRM Suggested Method.
Chong, K., Kuruppu, M. and Kuszmaul, J., (1987), "Fracture toughness determination of layered materials", Engineering Fracture Mechanic, vol. 28, pp. 43-54.
Lim, I. L.,Johnston, I. W., Choi, S. K., Boland, J. N., (1994), "Fracture testing of a soft rock with semi-circular specimens under three-point bending”, Part l Mode I, International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, vol. 31, pp. 185-197.
Fowell, R., Xu, C., (1993), "The cracked chevron notched brazilian disc test- geometrical considerations for practical rock fracture toughness measurement", International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, vol. 30, pp. 821-824.
Sun, Z.and Ouchterlony, F., (1986) "Fracture toughness of stripa granite cores", International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, vol. 23, pp. 399-409.
Alkilicgil, C., (2010), “Development of Specimen Geometries for Mode I Fracture Toughness Testing With Disck Type Rock Specimens", Ph.D. dissertation, Middle East Technical University, Ankara.
Keles, C., Tutluoglu, L., (2011), "Investigation of proper specimen geometry for mode I fracture toughness testing with flattened Brazilian disc method", Internayional Journal of Fracture, vol. 169, pp. 61-75.
Wang, Q., Jia, X., Kou, S., Zhang, Z. and Lindqvist, P.A., (2003) "More accurate stress intensity factor derived by finite element analysis for the ISRM suggested rock fracture toughness specimen—CCNBD",International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, vol. 40, pp. 233-241
Wang, Q., Jia, X., Kou, S., Zhang, Z. and Lindqvist, P.-A., (2004), "The flattened brazilian disc specimen used for testing elastic modulus,tensile strength and fracture toughness of brittle rocks: analytical and numerical results", International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, vol. 41, pp. 245-253.
Wang, Q. and Xing, L., (1999), "Determination of fracture toughness KIC by using the flattened Brazilian disk specimen for rocks", Engineering Fracture Mechanics, vol. 64, pp. 193-201.
Funatsu, T., Shimizu, N., Kuruppu, M. and Matsui, K., (2014), "Evaluation of mode I fracture toughness assisted by the numerical determination of K-Resistance", Rock Mechanic and Rock Engineering.
صاحب امتیاز
