مدل سازی انتشار ترک انشعابی زیرنافذهای کند در سنگ با استفاده از روش المان مرزی نامحدود

امروزه استفاده از علم مکانیک شکست خطی سنگ برای تحلیل مسائل ترک، کاربرد وسیعی دارد. در این مقاله برای شبیه سازی انتشار ترک انشعابی تحت نفوذ ابزار کند در سنگ، از برنامه ناپیوستگی جابجایی DDM که براساس روش عددی المان مرزی غیر مستقیم می باشد همراه با معیار شکست حداکثر تنش مماسی در مجاورت نوک ترک استفاده شده است. در مدل سازی انجام شده، به منظور بالا بردن دقت و کاهش مقدار خطا در محاسبه ناپیوستگی جابجایی ها، در تمامی المان های مرزی از المان های مرتبه بالا (المان های کوادراتیک) کمک گرفته شده است، همچنین برای جلوگیری ازخطای ناشی از تکینگی تنش و جابجایی در نزدیکی نوک ترک از المان مخصوص نوک ترک استفاده شده است. در این مدل سازی با انتخاب زوایای مناسب برای ترک انشعابی، مقدار فاکتور شدت تنش از مقدار بحرانی آن بیشتر شده و مقدار آن نسبت به حالتی که فقط ترک اصلی وجود دارد و ترک انشعابی درنظر گرفته نشده، حدود دو برابر افزایش می یابد. با مدل سازی انجام شده در این مقاله و انتخاب مناسب طول و زاویه ترک انشعابی برای گسترش ترک اصلی مقدار می توان گام مهمی در بهینه کردن صنعت حفاری و معدنکاری و بهبود طراحی ابزار و تجهیزات نفوذی برداشت.