بررسی آزمایشگاهی و عددی اثر دانه‌بندی محیط‌های ناهمگن بر گسترش ترک

Abstract

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 (2.38_2) 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.