به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت
جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه

crack growth

در نشریات گروه مهندسی معدن
تکرار جستجوی کلیدواژه crack growth در نشریات گروه فنی و مهندسی
تکرار جستجوی کلیدواژه crack growth در مقالات مجلات علمی
  • محمدرضا شهبازی، مهدی نجفی*، محمد فاتحی مرجی، سروش گدازگری
    در نمونه زغال سنگ ترد حاوی ترک تحت بار فشاری، اولین ترک ایجاد شده ترک باله ای است که تحت نیروی کششی به وجود می آید. پس از آن به ترتیب ترک صفحه ای و مورب شکل گرفته که حاصل از نیروی برشی است. در این پژوهش جهت بررسی مسیر رشد انواع ترک و مقدار نیروی لازم جهت ایجاد آن از یک روش المان گسسته مبتنی بر مدل پیوند موازی خطی (LPBM) استفاده شده است. نتایج مدل های عددی با بررسی بار وارد بر نمونه زغال سنگ حاوی ترک از پیش موجود نشان داده است که میانگین مقدار نیروهای نرمال برای شکستن پیوند در ترک باله ای حدود 11 و 30 درصد در ترک مورب و هم صفحه است و همین مقدار پایین نیروهای نرمال دلیلی بر رشد ترک باله ای کششی در نمونه است. مقدار نیروی برشی لازم برای غلبه بر پیوند موازی ذره ها در ترک مورب و هم صفحه به ترتیب حدود 5/7 و 5/3 برابر ترک باله ای است و برای رشد ترک لازم است پیوند برشی بین ذره ها در مسیر ترک مورب و هم صفحه شکسته شود. میانگین نیروی برشی لازم برای شکستن پیوند در مسیر ترک هم صفحه حدود 47 درصد در مسیر ترک مورب است، و این موضوع باعث می شود ترک هم صفحه سریع تر از ترک مورب شکل بگیرد. تا قبل از مقاومت اوج نمونه ترک باله ای نسبت به بقیه ترک های ثانویه بیشترین طول را دارد و این موضوع سبب به هم پیوستن ترک های از پیش موجود در لایه های زغال سنگ با استفاده از ترک باله ای می شود.
    کلید واژگان: زغال سنگ ترد، ترک های ثانویه، انتشار ترک، مدل پیوند موازی خطی
    Mohammadreza Shahbazi, Mehdi Najafi *, Mohammad Fatehi Marji, Soroush Godazgary
    In this study, a discrete element method based on linear parallel bond model (LPBM) has been used to investigate the growth path of cracks and the amount of force required to create it. The formation of cracks in this method is due to the breaking of the bond between the particles, which forms macro cracks by joining the microcracks. It was found that the average normal forces for breaking the bond in wing crack are about 11 and 30% in oblique and coplanar cracks by investigate the load on the coal sample containing pre-existing cracks, therefore, the growth of wing tensile cracks in the sample is due to the low value of normal forces. The value of shear force required to overcome the parallel bond of particles in oblique and coplanar cracks is about 7.5 and 3.5 times in wing crack, respectively, in order for crack propagation, it is necessary to break the shear bond between the particles in the oblique and coplanar crack path. The average shear force required to break a bond in the coplanar crack path is about 47% in the oblique crack path, which makes the coplanar crack faster than the oblique crack. The wing crack has the highest value in terms of length compared to other secondary (induced) cracks before the peak point (in stress-strain curve), and this causes the pre-existing cracks in the coal seams to be joined using wing cracks.
    Keywords: Brittle coal, Secondary (induced) cracks, Crack Growth, Linear Parallel Bond Model (LPBM)
  • محمد رضانژاد، سید احمد لاجوردی*، صادق کریم پولی

    شکل و مکان تخلخل، تاثیر بسزایی بر رشد ترک در مواد متخلخل دارد. وقتی نمونه تحت تنش خارجی قرار می گیرد، به دلیل تمرکز تنش در اطراف این تخلخل ها، ترک های کششی ایجادشده و با پیوستن آن ها به یکدیگر، شکست نهایی در نمونه به وجود می آید. با توجه به مشکلات آزمایشگاهی جهت مطالعه رشد ترک در مقیاس تخلخل، محاسبات عددی این رفتارها راه کار بسیار مناسبی برای دستیابی به درک صحیحی از نحوه ایجاد و رشد ترک در این مواد به شمار می رود. ازاین رو، در سال های اخیر استفاده از روش اجزا محدود توسعه یافته که در آن نیاز به مش بندی مجدد ناحیه ی اطراف ترک رفع شده، گسترش زیادی یافته است. بااین وجود به دلیل ساختار پیچیده فضای متخلخل، حتی در مدل های عددی، شکل این تخلخل ها اغلب به صورت دایره ای در نظر گرفته می شوند. در این پژوهش، تاثیر شکل، مکان و نحوه چیدمان تخلخل های بیضی شکل بر رشد ترک به صورت عددی مدل سازی می گردد. این تخلخل ها در مقابل و جوانب ترک قرار داده شده و در هر مرحله نحوه توزیع تنش، تغییرات فاکتور شدت تنش و مقاومت بیشینه بررسی شده اند. نتایج نشان می دهد که در صورت برابری اندازه تخلخل ها، در حالتی که تخلخل مقابل ترک و به شکل بیضی قایم باشد، اثر تخریبی آن حدود 20 درصد بیشتر از تخلخل بیضی شکل افقی است. همچنین، هنگامی که تخلخل در جوانب ترک قرار دارد، با افزایش زاویه زاویه ی بین محور افقی با راستای قطر بزرگ بیضی (α)، فاکتور شدت تنش از 1 به 94/0 کاهش یافته و سبب کاهش انتشار ترک در نمونه ی متخلخل می شود. در ادامه، با تعریف زاویه ی زاویه بین محور افقی با خط واصل مراکز دو تخلخل به نام β، تاثیر شکل تخلخل و نحوه قرارگیری آن بر رشد ترک در مدل های پیچیده تر (مدل های حاوی دو تخلخل بیضی شکل) مورد ارزیابی قرارگرفته است. با افزایش زاویه α و β از صفر به نود درجه، مقاومت بیشینه نمونه 12/18 درصد کاهش و مقدار تنش فون میسز از 154/0 به 922/0 مگاپاسکال افزایش می یابد. بااین حال، نتایج نشان دهنده آن است که تاثیر زاویه β در رشد ترک بیشتر از زاویه α است.

    کلید واژگان: محیط متخلخل، رشد ترک، روش اجزای محدود توسعه یافته، شکل تخلخل، نحوه چیدمان تخلخل
    Mohammad Rezanejad, Seyed Ahmad Lajevardi *, Sadegh Karimpouli

    Summary:

    Recent developments in eXtended Finite Element Method (XFEM) opened new avenues through crack propagation problems. However, in most researches, exact porosities are not considered or are just replaced with some circular pores. This means the effects of the shape, location, and arrangement of the porosities are less evaluated. In this study, by considering the porosity as an elliptical pore, parameters such as elliptical shape, relative location, and arrangement of pores are studied. The results revealed that this kind of considerations can improve the accuracy of crack growth modeling through porous media.

    Introduction

    The shape and location of a pore have a significant effect on the cracks' growth and propagation in porous media. Due to the concentration of stress around these discontinuities, tensile cracks are created and coalesced leading to the final failure in the sample. Since these kinds of tests in pore-scale are practically hard to implement in the laboratory, numerical computation of these behaviors is of great importance to correctly understand this phenomenon. In recent years, the use of XFEM, which eliminates the need for remeshing along the crack path, has been extensively developed and used by many researchers. However, due to the complex shape of the porous structure, even in numerical modeling, they either are not considered or their shape is assumed to be circular. We, in this study, will go a step forward in this limitation by assuming an elliptic shape for porosities.

    Methodology and Approaches:

    In this article, the effect of shape, location, and arrangement of elliptical porosity on crack growth is numerically modeled. By placing these porosities beside and in front of the crack, the stress distribution, stress intensity factor variation, and maximum resistance of the sample are investigated.

    Results and Conclusions

    The results showed that for the equal size of pores if the vertical elliptical pore is located in front of the crack, its destructive effect is about 20% more than the horizontal elliptical pore. Also, when the porosity is located beside the crack, by increasing the angle between the horizontal axis with the direction of the large ellipse diameter (here we call it α), the stress intensity factor decreases from 1 to 0.94 and reduces the crack propagation in the porous sample. In addition, we defined the angle between the horizontal axis and the line joining the centers of the two porosities as β and evaluated the effect of the porosity shape and its location on crack growth in more complex models (i.e., models containing two elliptical porosities). By increasing the α and β from 0o to 90o, the maximum strength of the sample decreases by 18.12%, and the von Mises stress value increases from 0.154 to 0.922 MPa. However, the results revealed that the effect of β on crack growth is greater than α.

    Keywords: Porous media, Crack growth, Extended finite element method, Shape of porosity, Arrangement of porosity
  • محمد رضانژاد، سید احمد لاجوردی*، صادق کریم پولی

    چگونگی رشد ترک همواره به عنوان یک مسئله چالشی در بسیاری از زمینه های علوم زمین مانند شکست هیدرولیکی به شمار می رود. اگر چه تخلخل ها، درزه ها و شکستگی ها مهم ترین ریزساختارهای کنترل کننده رشد و انتشار ترک در سنگ هستند، اثر هندسه و توزیع فضایی آنها هنوز به طور کامل مطالعه نشده است. هدف از این مطالعه، مدلسازی عددی رشد ترک در مقیاس تخلخل یک سنگ واقعی، با روش اجزای محدود توسعه یافته (XFEM) در نرم افزار آباکوس است. این روش به دلیل استفاده از توابع خاص، قادر است تغییر شکل های ناپیوسته را بدون نیاز به بروزرسانی مش بندی به خوبی مدلسازی نماید. برای استفاده از این روش جهت مدلسازی رشد ترک در محیط متخلخل، دو رویکرد اصلی وجود دارد: 1- مش بندی کل محیط و اختصاص ضرایب الاستیک بسیار ضعیف به تخلخل ها و 2- تقسیم بندی بخش جامد سنگ و استفاده از شبکه غنی شده جداگانه برای هر بخش. برای مقایسه نتایج این دو رویکرد، مدل های یکسانی با الف- یک حفره و ترک و ب- دو حفره و یک ترک بین آنها در بخش های تحلیلی و عددی در نظر گرفته شده و در بخش آزمایشگاهی نیز نمونه های مشابهی از جنس گرانیتی تهیه شدند. مقایسه حل تحلیلی ضریب شدت تنش در این نمونه ها با نتایج مدلسازی، مشخص نمود که روش XFEM پارامتر ضریب شدت تنش را به ترتیب با صفر و 5 درصد خطا در دو نمونه مذکور محاسبه می کند. از طرف دیگر، نتایج آزمایشگاهی نشان داد که رویکرد دوم در استفاده از روش XFEM، مسیر رشد ترک را بسیار شبیه به واقعیت پیش بینی می کند. این رویکرد روی تصاویر رقومی ماسه سنگ برا در مقیاس میکرو به عنوان محیط سنگ متخلخل واقعی پیاده سازی شد و مکانیزم رشد ترک های چندگانه در این نمونه ها مورد ارزیابی قرار گرفت.

    کلید واژگان: محیط های متخلخل، رشد ترک، مدل سازی عددی، روش اجزای محدود توسعه یافته، ماسه سنگ برا
    Mohammad Rezanezhad, Seyed Ahmad Lajevardi *, Sadegh Karimpouli

    Summary:

    The recent developments in the Extended Finite Element Method (XFEM) opened new avenues for crack propagation problems. However, its ability to predict the crack path in the micro-scale medium of real porous rock is questionable. In this work, we compare two strategies and introduce one as the best strategy to use the XFEM for such a purpose in Abaqus Software. We demonstrate our claim by comparing numerical results with the analytical solution and experimental test.

    Introduction

    Crack growth has always been one of the major challenges in rock mechanics. Although pores, joints, and fractures are the most critical structures controlling cracks initiation and propagation, their spatial distribution and geometrical effects are not still well-understood. In this study, we aim to numerically model the crack growth in real porous rock.

    Methodology and Approaches:

    We use the extended finite element method (XFEM), which has recently attracted more attention due to its ability to estimate the discontinuous deformation field by using special shape functions. Since direct use of the XFEM does not lead to an accurate result, two different strategies are considered for applying the XFEM on a porous model to simulate the crack propagation.

    Results and Conclusions

    Our results showed that applying several different partitions and enrich them individually lead to more logical results than to allocate reduced elastic modulus to porosity. We used this strategy to evaluate the XFEM both analytically and experimentally as a possible numerical solution. Thus, two simple models were constructed, both numerically and experimentally (Granite): i. a sample with one void and one crack, and ii. a sample with two voids and one crack between them. Analytical solutions for the stress intensity factor revealed that the XFEM modeling can compute this parameter with an error of less than 5%. On the other hand, experimental results showed that the XFEM with partitioning strategy can predict the correct crack growth path comparative to the experimental results. Accordingly, digital images of Berea sandstone were used as a real reservoir rock and, then, this method was implemented to simulate multi-crack propagation through the exact medium of rock.

    Keywords: Porous media, Crack growth, Numerical modeling, Extended finite element method, Berea sandstone
  • وهاب سرفرازی*، محمدرضا عجم زاده

    ابعاد حفریات زیرزمینی یکی از پارمترهای کلیدی در پایداری آن است. در توده سنگ های ضعیف، حفریات بزرگ زمان پایداری کمی دارند بطوری که این زمان از زمان نصب نگهداری کمتر است. راک بولت ها به عنوان یکی از سیستم های نگهداری در پایدارسازی پروژه های مهندسی سنگ کاربرد دارند. نقش اصلی راک بولت ها، افزایش مقاومت زمین است. عملکرد راک بولت ها به کیفیت نصب آن ها بستگی دارد. با استفاده از روش های کشش راک بولت و تست گشتاور می توان از کیفیت نصب راک بولت مطلع شد. شبیه سازی های عددی از دیگر از روش هایی است که برای مطالعه رفتار راک بولت کاربرد دارند. در این روش ها می توان رفتار پیچیده راک بولت را که با مطالعه آزمایشگاهی امکان پذیر نیست، مطالعه کرد. در این مقاله سعی شده است که با استفاده از نرم افزار franc 2d تاثیر نیروی وارده از طرف راک بولت بر روی درزه Yشکل مدلسازی شود. زاویه درزه بزرگ نسبت به افق (β) صفر، 45 و 90 درجه است. زاویه درزه کوچک نسبت به درزه بزرگ (α)، 20، 40، 60، 80، 100، 120، 140 و 160 درجه است.  فاصله درزه از مرکز محل اعمال نیرو 2a، 3a و 4a است که a طول درزه بزرگ است. در این پژوهش 52 مدل مورد بررسی قرار گرفت. در حالتی که درزه افقی باشد بیشترین و در حالت قایم کمترین رشد درزه دیده می شود. بیشترین تعداد رشد درزه نیز در حالتی است که زاویه درزه بزرگ نسبت به افق 45 درجه باشد. بیشترین گسترش رشد شاخه کوچک در حالت افقی و بیشترین تعداد رشد شاخه کوچک درزه نیز در زاویه 45 درجه نسبت به افق اتفاق افتاده است.

    کلید واژگان: راک بولت، franc 2d، درزه Yشکل، رشد درزه، زاویه داری، فاصله داری
    V. Sarfarazi *, M.R. Ajamzadeh

    The dimension of underground structure is a key factor in its stability. Rock blotting has important effect in rock mechanic projects. It increases the stability of rock blocks. The performance of rock bolt is depending on the quality of its set up. Quality of its set up is determined by pull out test method. Numerical simulation is other method for determination of rock blotting behavior. In this paper, the effect of tensile loading on the “Y” shape joint is determined using FRANC2D. The angularity of large joint tail (β) changes from 0° to 90° with increment of 45°. The angularity of small joint tail related to large joint tail (α) changes from 20° to 160° with increment of 20°. The spacing between joint and loading place change from 2a to 4a with increment of “a” which “a” is the length of large joint tail. Totally 52 model were simulated. In the case of horizontal joint the crack growth length is maximum and vertical joint has minimum effect on the crack growth. When the angularity of large joint tail related to horizontal was 45°, the maximum of crack growth was occurred. The maximum of crack growth from small joint tail was occurred when it is in horizontal configuration. The maximum number of small joint tail growth occurred when its angularities related to horizontal axis was 45°.

    Keywords: rock bolt, Y shape joint, crack growth, angularity, spacing
  • وهاب سرفرازی*، محمد غفاری، هادی حایری
    مطالعه رفتار گسیختگی درزه های ناممتد با توجه به نقش آن ها در توسعه ناپایداری های موضعی و کلی در ساختارهای سنگی بسیار حائز اهمیت است. مطالعه این درزه ها بهبود طراحی در پروژه های مهندسی را به ارمغان می آورد. حضور درزه-های ناممتد در توده های سنگ، ضمن تشکیل ساختارهایی به نام پل سنگ، مقاومت برشی را افزایش. به منظور مطالعه تاثیر درزه های ناممتد بر رفتار برشی پل سنگ، بارگذاری تک محوره روی 24 نمونه گچی حاوی درزه های ناممتد به ابعاد cm5×cm10× cm10 انجام گردید. هر نمونه شامل 4 درزه ناممتد می باشد. در نمونه های مختلف طول درزه ها متفاوت بوده ولی در یک نمونه طول درزه ها یکسان می باشد. طول درزه ها در نمونه های مختلف برابر است با cm1، cm2، cm3 و cm4. در نمونه با طول درزه یکسان، زاویه داری درزه ها عبارتست از °0، °15، °30، °45، °60 و °75 . نتایج نشان می دهند که الگوی رشد ترک تحت تاثیر طول درزه ، زاویه داری درزه و طول پل سنگ قرار دارد مادامیکه نیروی شکست نمونه ها تابع الگوی شکست مدل می باشد. همزمان با انجام آزمون های آزمایشگاهی، شبیه سازی های عددی توسط نرم افزار PFC2D انجام شد. مشابه نمونه های آزماشگاهی، مدل های عددی دارای طول درزه cm1، cm2، cm3 و cm4 می باشند که در هر طول درزه، زاویه داری درزه °0 و°45 است. الگوی شکست مدل های عددی و نمونه آزمایشگاهی یکسان بوده مادامیکه نیروی شکست نمونه های عددی بیشتر از نمونه های آزمایشگاهی است.
    کلید واژگان: درزه های ناممتد، رشد ترک، پل سنگ، بارگذاری تک محوره، PFC2D
    Vahab Sarfarazi *, Mohammad Ghafari, Hadi Haeri
    Investigation of behavior of non-persistent joint is important in rock structure stability. This leads to improvement in rock engineering project design. Rock bridges in non-persistent joint increase shear strength of failure surface. For investigation of shear behavior of rock bridge, 24 gypsum samples with dimension of 10 cm × 10 cm × 5 cm were prepared. The joint lengths in various samples are different but in the one sample the joint length are similar. Joint lengths change from 1 cm to 4 cm. in each joint length, joint angularity was 0, 15, 30, 45, 60, 75 degrees. These samples were tested under uniaxial compression test. The results show that failure pattern was affected by joint length, joint angularity and rock bridge length while failure load was controlled by failure pattern. Concurrent with experimental test, numerical simulation was performed using PFC2D software. The joint lengths in numerical model change from 1cm to 4 cm with increment of 1cm. In each joint length, the joint angularity is 0° and 45°. Failure pattern in numerical model was similar to experimental sample while failure load in numerical model was more than experimental outputs.
    Keywords: non-persistent joints, crack growth, rock bridge, uniaxial testing
  • محسن خانی زاده بهابادی، علیرضا یاراحمدی بافقی*، محمد فاتحی مرجی
    امروزه روش های عددی جایگاه ویژه ای در مکانیک سنگ پیدا کرده اند. این روش ها بسته به نوع مسئله و محیط بصورت ترکیبی نیز به کار می روند که اصطلاحا روش های هیبریدی نام گرفته اند. در شیب سنگ های درزه دار وقتی ناپیوستگی ها ناممتد باشند، همه بلوک های بالقوه به دلیل عدم برخورد درزه ها بوجود نمی آیند. در این شرایط تمرکز تنش می تواند موجب انتشار درزه شده و امکان اتصال آنها را بوجود آورده و بلوک های جدید را ایجاد کند. در این تحقیق از روش جابجایی ناپیوستگی (DDM) جهت رشد درزه و از روش آنالیز تغییر شکل ناپیوسته (DDA) جهت مدلسازی جابجایی های بزرگ در این شیروانی ها بصورت تلفیقی استفاده شده است. ابتدا مدلسازی هندسی ناپیوستگی ها به روش دیسک های تصادفی در برنامه 3DGM در محیط متمتیکا صورت گرفت، سپس ناپیوستگی های ناممتد در یک مقطع دو بعدی توسط برنامه TDDQCR در محیط متمتیکا تا تعادل نهایی رشد یافتند. در مرحله نهایی، پس از انجام اصلاحاتی برروی خروجی ها جهت ایجاد قابلیت ورود به برنامه DDA و UDEC ، تحلیل پایداری به دو روش اجزای مجزای ضمنی و صریح انجام گرفت. مورد مطالعاتی این پژوهش دیواره شمالی معدن چغارت است. در تحلیل مقایسه ای صورت گرفته به وضوح قابلیت روش آنالیز تغییر شکل ناپیوسته (DDA) نسبت به روش المان گسسته (DEM) در مدلسازی جابجایی های بزرگ به خصوص حرکت های چرخشی آشکار است. از طرفی دیگر با مدلسازی هندسی به روش درزه های نامحدود در 3DGM و مقایسه با مدلسازی هندسی به روش دیسک های تصادفی قبلی، تفاوت تحلیل پایداری با و بدون رشد ترک دیده شد و مشخص گردید که رشد ترک خود باعث ایجاد مدل هندسی متفاوت و پیرو آن نتایج متفاوتی در تحلیل پایداری شیروانی است.
    کلید واژگان: روش های هیبرید، مدلسازی هندسی، رشد ترک، روش جابجایی ناپیوستگی (DDM)، روش آنالیز تغییر شکل ناپیوسته (DDA)
    Mohsen Khanizadeh Bahabadi, Alireza Yarahmadi Bafghi *, Mohammad Fatehi Marji
    Due to technological progress and consequently the development of numerical methods in solving problems, numerical methods have found a special place in various sciences especially rock mechanics. Numerical methods can be used according to the type of medium used as a combination that so-called hybrid methods. According to studies on slope stability analysis, displacement discontinuity method for crack growth and discontinuous deformation analysis method for modeling large displacements as combination was found suitable. Hence first by providing flowchart of how the combination of these two methods, with geometrical modeling using random disks method and infinite joints method in the program coding in the Mathematica environment, to crack growth in the geometrical model created by random discs coded in the Mathematica program deals and finally, stability analysis was conducted in the DDA and UDEC software. It is worth mentioning, the case studies used in this study was tectonic block 4 Choghart and according to the comparison be made can clearly capabilities discontinuous deformation analysis method than the discrete element method in modeling large displacements observed. It is worth mentioning that crack growth creates geometric model is different and follow different results in the slope stability analysis.
    Keywords: Hybrid Numerical Methods, Geometrical Modeling, Crack Growth, Stability Analysis
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال