ارایه یک مدل رفتاری ریزمکانیکی کرنش غیرالاستیک-خرابی براساس سازوکار ترک بال و ترک ثانویه تحت بارگذاری دینامیکی | ||
| نشریه مهندسی عمران امیرکبیر | ||
| مقاله 2، دوره 53، شماره 7، مهر 1400، صفحه 2735-2764 اصل مقاله (3.83 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/ceej.2020.17456.6568 | ||
| نویسندگان | ||
| محمد حسین احمدی1؛ حامد ملاداودی* 2 | ||
| 1پژوهشگر پسا دکتری مهندسی معدن (مکانیک سنگ)، دانشکده مهندسی معدن و متالورژی، | ||
| 2دانشگاه صنعتی امیرکبیر | ||
| چکیده | ||
| در اغلب مواد سنگی تغییرشکلهای ناشی از جابهجایی در سطوح ریزترک اولیه و انتشار خرابی به دلیل جوانهزنی و رشد ترک بال و ترک ثانویه بهگونه توأمان رخ میدهد. وقتی مواد سنگی تحت بارگذاری دینامیکی قرار میگیرند، اندرکنش بین ریزترکها نقش مهمی در رفتار مواد ایفا میکند. در این تحقیق روش همگنسازی خودسازگاری برای لحاظ اندرکنش بین ریزترکها و تعیین پارامترهای مؤثر مواد حاوی ریزترک که تحت تأثیر رشد خرابی زوال یافتهاند، بکار گرفته شده است. هدف از ارائه این تحقیق توسعه مدل خرابی ریزمکانیکی با در نظر گرفتن مکانیزم رشد ترک بال و ترک ثانویه در کنار کرنشهای غیرالاستیک ناشی از جابهجایی سطوح ریزترک اولیه تحت بارگذاری فشاری دینامیکی میباشد. همچنین، معیار مناسبی برای شروع رشد ترک ثانویه برای ترکهای بسته پیشنهاد شده است. نمونههای سنگی برای مطالعات آزمایشگاهی از تیپ سنگی سونگون پورفیری (SP) از مجتمع معدنی مس سونگون تهیه شدهاند. پارامترهای چقرمگی برای شکست مد اول برابر با 0/77 و برای چقرمگی شکست مد دوم برابر با 1/4 برای تیپ سنگی SP با استفاده از مطالعات آزمایشگاهی تعیین شدند. پارامترهای ریزساختاری سنگ (میانگین طول اولیه برابر با 96/5 میکرومتر و چگالی ریزترکها برابر با 108×5/46 در واحد سطح) با استفاده از اسکن میکروسکوپ الکترونی ارزیابی شدند. برای تعیین مقاومت فشاری دینامیکی، آزمایش فشاری هاپکینسون بر روی نمونههای سنگی مکعبی شکل اجرا شد. مطابق با نتایج آزمایش هاپکینسون، افزایش نرخ کرنش تا حد منجر به افزایش مقاومت فشاری دینامیکی تا مرز 350 مگاپاسکال نسبت به مقاومت فشاری استاتیکی 60 مگاپاسکالی میشود. برای اعتبارسنجی مدل توسعه داده شده، نتایج حاصل از شبیهسازیهای عددی با نتایج آزمایش میله فشاری هاپکینسون مقایسه شده است. نتایج حاصل از شبیهسازیهای عددی به ازای نرخ کرنش یکسان تطابق خوبی با نتایج آزمایش میله فشاری هاپکینسون دارد. نتایج حاصل از شبیهسازیهای عددی نشان میدهد که مدل ریزمکانیکی توسعه داده شده بسیاری از ویژگیهای رفتاری سنگها از جمله رفتار نرمشوندگی در ناحیه بعد از مقاومت فشاری، خرابی حاصل از ترکهای بال و ترکهای ثانویه و تغییرشکلهای بازگشت ناپذیر ناشی از جابهجایی سطوح ریزترکها را پیشبینی میکند. قانون مقیاس برای تیپ سنگی SP با استفاده از نتایج شبیهسازیهای عددی و مطالعات آزمایشگاهی مطالعه شد. مطابق با این قانون، نرخ کرنش انتقالی برابر 1200 و مقاومت فشاری دینامیکی برابر با 120 مگاپاسکال برآورد گردید. همچنین مطابق با نتایج شبیهسازیهای عددی افزایش نرخ کرنش از به منجر به افزایش طول ترک بال در حدود 15 میکرومتر و طول ترک ثانویه در حدود 4 میکرومتر میشود که این امر باعث افزایش اندرکنش بین ریزترکها میشود. | ||
| کلیدواژهها | ||
| ترک ثانویه؛ رشد خرابی؛ فاکتور شدت تنش؛ کرنش غیرالاستیک؛ روش همگنسازی خودسازگار؛ معدن مس سونگون | ||
| مراجع | ||
|
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 914 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 1,275 |
||
| تعداد نشریات | 9 |
| تعداد شمارهها | 455 |
| تعداد مقالات | 5,771 |
| تعداد مشاهده مقاله | 8,374,838 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 6,933,017 |