بررسی آزمایشگاهی و عددی اثر دانه‌بندی محیط‌های ناهمگن بر گسترش ترک

نویسندگان

1 دانشجو دانشگاه تربیت مدرس

2 دانشجو دانشگاه تربیت مدرس

3 دانشیار دانشگاه تربیت مدرس

doi
چکیده

در این مطالعه اثر ناهمگنی ناشی از اندازه دانه‌ها به عنوان یکی از عوامل مهم در چقرمگی نمونه‌ها و تاثیر گذار در مسیر گسترش ترک برسی شده است. برای انجام این کار، شش نوع نمونه با دانبندی‌های 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 می‌باشد. بیشترین چقرمگی شکست مربوط به نمونه‌هایی با اندازه دانه‌های متوسط (2.38_2) میلی‌متر می‌باشد و با افزایش و یا کاهش اندازه دانه‌ها از این مقدار، چقرمگی نمونه ها در هر دو حالت بارگذاری برش و کشش کاهش می‌یابد. همچنین با مطالعه مسیر رشد ترک برای دانبندی های شش‌گانه مشاهده شد که مسیر رشد ترک در نمونه هایی با دانبندی ریزتر، منظم‌تر بوده و از نوک ترک اولیه شروع شده و در جهت عمود بر تنش کششی حدکثر گسترش می‌یابد ولی در نمونه‌هایی با دانبندی درشت‌تر، ترک از مرز دانه‌ها شروع شده و در یک مسیر نامنظم‌تررشد کرده و ختم ترک در نقاطی با مقاومت کم در محیط نمونه می‌باشد. با بررسی‌ برخی پارامتر‌های انتشار آوایی (AE) نمونه‌ها همچون تعداد کانت، انرژی، فرکانس متوسط و RA نیز مشاهده شد که با تغییرات چقرمگی برای دانه بندی های مختلف، این پارامتر‌ها نیز تغییر می‌کنند. در ادامه آزمایش‌های صورت گرفته توسط نرم-افزار مکانیک شکست سنگ (Rock fracture process analysis) مدلسازی شده و نتایج حاصل برای چقرمگی با برسی‌های آزمایشگاهی مقایسه شده است که هماهنگی مناسبی از خود نشان می‌دهند.