خانم اقلیما مهدوی دانشجوی دکتری جناب آقای دکتر آیت اللهی روز شنبه 96/02/02 از رساله دکتری خود تحت عنوان "بررسی رشد ترک در نمونه های سنگی آزمایشگاهی" دفاع خواهد کرد. این جلسه ساعت 18 روز شنبه در آمفی تاتر دانشکده مهندسی مکانیک برگزار خواهد شد.

چکیده:

در این پژوهش، با توجه به اهمیت فرآیند رشد ترک در مواد سنگی از لحاظ طراحی و کاربردی، به بررسی رشد ترک در آزمایش­های تعیین چقرمگی شکست مواد سنگی، با استفاده از روش­هایمختلف پرداخته شد.بررسی عددی رشد ترک در نمونه­های سنگی نیمه­دیسک با دو نوع شیار مستقیم و V-شکل با استفاده از روش اجزای محدود،صورت گرفته و پارامترهای شکست از جمله ضریب شدت تنش بی­بعد و طول ترک بحرانی که نشان­دهنده ناحیه رشد پایدار ترک در نمونه­هایی­ با شیار V-شکل است،­ برای محدوده گسترده­ای از پارامترهای هندسی محاسبه شد. بررسی تحلیلی نیز با استفاده از روش ترکیب برشی صورت گرفته که مقایسه نتایج، نشان­دهنده دقت مناسب روش­ها می­­باشد.

امکان­سنجی سه روش تجربی در روند رشد ترک بررسی شد. روند رشد ترک در نمونه­هایی با شیار مستقیم و V-شکل، با بررسی تعداد کل شمارش­ها در روش انتشار آکوستیکی مقایسه شد. ­هم­چنین، از نتایج حاصل از اسکن CT با اشعه ایکس نیز در محاسبه طول ترک بحرانی با دقت قابل قبولی استفاده شد. سطح شکست در دو ناحیه پایدار و ناپایدار رشد ترک نیز با استفاده از تصاویر حاصل از میکروسکوپ نوری بررسی شد که نشان­دهنده صافی سطح بیشتر در ناحیه رشد پایدار ترک بود.

در ادامه، تاثیر هندسه نمونه و هندسه شیار اولیه ایجاد شده در نمونه بر مقدار چقرمگی شکست، با استفاده از معیار حداکثر کرنش مماسی بهبود یافته با در نظر گرفتن پارامتر هندسی تنش T بررسی شد که بیانگرتاثیر مستقیم بر مقدار چقرمگی شکست حاصل از نمونه­های مختلف بود. علاوه بر این، مطالعه آماری مقدار چقرمگی شکست مواد سنگی با توزیع احتمال ویبول، در نمونه­های مختلف (با شیار مستقیم و شیار چورون)، نشان داد که شیار چورون، مقدار متوسط چقرمگی شکست بیشتر و پراکندگی کمتری را در مقایسه با شیار مستقیمحاصل می­نماید.

تاثیر پارامترهای فشار بخار آب و فشار همه­جانبه که از شرایط محیطی برجا در زیر زمین هستند نیز به صورت آزمایشگاهی، بر نحوه رشد ترک و مقدار چقرمگی شکست در نمونه­های سنگی نیمه­دیسک بررسی شد. مشاهده شد که با افزایش فشار بخار آب، استحکام سنگ­ها کاهش پیدا می­کند که این عامل در بارگذاری مود I نسبت به بارگذاری مود II تاثیر کمتری از خود نشان می­دهد. هم­چنین، تحت فشار همه جانبه و بر اساس نتایج بدست آمده از شبیه­سازی­های عددی، چقرمگی شکست اصلاحی مود I سنگ­ها با استفاده از تغییری در رابطه استاندارد، پیشنهاد شد.

واژه‌های کلیدی: چقرمگی شکست مواد سنگی، طول ترک بحرانی، روش ترکیب برشی، فشار بخار آب، فشار همه جانبه