بررسی آزمایشگاهی اثرات ضخامتِ قطعه در چقرمگی شکست مواد سنگی در حالت بارگذاری مود II خالص

Abstract

بررسی شکست توده‌های سنگی، همواره مورد توجه مهندسان عمران، معدن و مکانیک بوده است. چنان‌چه در قطعات سنگی، ترکی وجود داشته باشد، اهمیت موضوع شکست قطعات سنگی را دوچندان می­کند. در این راستا، از چقرمگی شکست به‌عنوان یکی از خواص مکانیکیِ مواد سنگی برای تخمین استحکام سازه­های سنگی ترک­دار استفاده می­شود. مقدار چقرمگی شکست، با انجام آزمایش‌های استاندارد روی قطعات ترک­دار سنگی محاسبه می­شود. یکی از نکات مهم در محاسبۀ مقدار چقرمگی شکست، ابعاد قطعۀ آزمایش شده است. ضخامت قطعه به‌عنوان بُعد خارج صفحه­ای، نقش مهمی در مقدار چقرمگی شکست دارد که کم‌تر به آن توجه شده است. بنابراین، در این مقاله، اثرات ضخامت در مقدار چقرمگی شکست قطعات سنگی هم در حالت بارگذاری مود I و هم در حالت بارگذاری مود II به‌صورت آزمایشگاهی بررسی می‌شود. برای این منظور، از قطعۀ نیم دیسک با ترک ­لبه­ای تحت بار خمشی متقارن و نامتقارن استفاده شده است. قطعات آزمایش شده دارای شعاع ثابت و ضخامت‌های متغییر است. نتایج آزمایشگاهی نشان می­دهد که با افزایش ضخامتِ قطعه، مقدار چقرمگی شکست تا ضخامت خاصی روند صعودی دارد، اما بعد از آن ضخامتِ خاص، روند کاهشی پیدا می‌کند. اختلاف مقادیر چقرمگی شکست در روند کاهشی، زیاد نبوده و می­توان مقدار تقریباً ثابتی برای چقرمگی شکست در نظر گرفت. هم‌چنین، انحنای مسیر رشد ترک در حالت مود II خالص با افزایش ضخامت قطعه بیش‌تر می­شود.