%34تخفیف

دانلود پروژه: بررسي مکانيزم شکست سنگ با استفاده از آزمايشهاي آزمايشگاهي و شبيهسازي عددي

Name: دانلود پروژه: بررسي مکانيزم شکست سنگ با استفاده از آزمايشهاي آزمايشگاهي و شبيهسازي عددي
SKU: 22284
Price: 230000 IRR
Availability: InStock

تعداد 105صفحه در فایل word

کارشناسيارشد رشته مهندسي معدن گرايش استخراج معدن

بررسي مکانيزم شکست سنگ با استفاده از آزمايشهاي آزمايشگاهي و شبيهسازي عددي

چکيده

مکانيزم شکست به جزئيات نحوه شکست سنگ اتلاق ميشود. بسته به شرايط تنش و جنس سنگ، مکانيزم شکست متفاوت است و اين موضوع در پايداري سازهها اهميت زيادي دارد. در اين تحقيق هدف بدست آوردن راستا و مکانيزم شکست نمونههاي سنگ توف در شرايط تنشهاي جانبي متفاوت در آزمايشگاه و سپس مطالعه جزئيات فرآيند شکست در مدل عددي ساخته شده با نرم افزار FLAC3D است. در اين مطالعه ابتدا نمونههاي آزمايشگاهي براي انجام آزمايش سه محوره تهيه گرديد، راستا و نحوه شکست سنگ در آزمايشگاه مورد بررسي قرار گرفت. با افزايش تنش جانبي، زاويه شکست از حالت قائم به مايل تغيير کرد. سپس مدل عددي ساخته شده با نرم افزار FLAC3D با دادههاي آزمايشگاهي کاليبره گرديد و در مدل عددي جزئيات فرآيند شکست که در آزمايشگاه قابل مشاهده نيست، تجزيه و تحليل شد. بررسيها نشان داد راستاي گسيختگي و جزئيات فرآيند شکست، از تجمع کرنشهاي پلاستيک در مرکز نمونه شروع شده و تا تبديل شدن به صفحه گسيختگي برشي ادامه مييابد. همچنين نتايج مدل سازي عددي با دقت بسيار بالا با نتايج حاصل از آزمايشهاي آزمايشگاهي تطابق دارد.

واژههاي کليدي:

مکانيزم شکست، آزمايش سه محوره، مدلسازي عددي، FLAC3D

دسته: علوم اجتماعی, فنی و مهندسی, مهندسی مواد برچسب: FLAC3D, آزمايش سه محوره, مدلسازي عددي, واژههاي کليدي: مکانيزم شکستدانلود-پروژه-پایان نامه-کارشناسی-ارشد-فایل ناب

توضیحات
نظرات (0)

فهرست مطالب

عنوان صفحه

فصل اول: مقدمه

1-1- مقدمه 2

1-2- اهداف 2

1-3- فرضيات 3

1-4- ساختار پايان نامه 3

فصل دوم: مباني تئوري

2-1- مقدمه 5

2-2- آزمايشهاي انجام شده در سنگ بکر 5

2-3- رشد ترکها و مکانيزم شکست در سنگ… 6

2-4- منحني تنش کرنش سنگ ها 9

2-5- تاثير فشار محصور کننده بر مکانيزم شکست سنگ… 10

2-6- کاربرد شناخت مکانيزم شکست و فرآيند رشد ترک… 11

2-7- جمع بندي. 12

فصل سوم: مطالعات گذشته

3-1- مقدمه 14

3-2- مطالعات آزمايشگاهي. 14

3-3- مطالعات عددي. 23

3-4- جمع بندي. 37

فصل چهارم: آزمايشهاي آزمايشگاهي

4-1- مقدمه 39

4-2- آزمايش تک محوره 39

4-3- آزمايش برزيلي. 43

4-4- آزمايش سه محوره 44

4-5- مطالعات ميکروسکوپي. 51

4-5-1- راستاي احتمالي شکست در مقطع ميکروسکوپي. 52

4-6- جمع بندي. 53

فصل پنجم: مطالعات عددي

5-1- مقدمه 55

5-2- روشهاي عددي. 56

5-2-1- روش اجزا مرزي. 56

5-2-2- روش المان محدود 56

5-2-3- روش المان مجزا 57

5-2-4- روش تفاضل محدود 57

5-2-5- روش المان تير 57

5-2-6- روش تركيبي. 58

5-3- انتخاب مناسبترين روش عددي. 58

5-4- نرم افزار FLAC 3D. 58

5-5- مدل سازي عددي. 59

5-5-1- خصوصيات مدل. 59

5-5-2- کاليبراسيون. 61

5-5-3- رشد ترکها و ايجاد صفحهي گسيختگي برشي. 63

5-5-3-1- مکانيزم شکست در تنش جانبي صفر (حالت تک محوره) 63

5-5-3-2- مکانيزم شکست در تنش جانبي 3 مگاپاسکال. 66

5-5-3-3- مکانيزم شکست در تنش جانبي 6 مگاپاسکال. 68

5-5-3-4- مکانيزم شکست در تنش جانبي 8 مگاپاسکال. 71

5-5-3-5- مکانيزم شکست در تنش جانبي 10 مگاپاسکال. 74

5-5-3-6- مکانيزم شکست در تنش جانبي 15 مگاپاسکال. 76

5-5-3-7- مکانيزم شکست در تنش جانبي 20 مگاپاسکال. 79

5-6- مقايسه نتايج عددي و آزمايشگاهي. 82

5-7- جمع بندي. 87

فصل ششم: نتيجهگيري و پيشنهادها

6-1- نتيجهگيري. 91

6-2- پيشنهادها 92

مراجع……………………………………………………………………………………………………….93

فهرست شکلها

شکل 2-1- نحوه شکست نمونه در آزمايش تک محوري………………………………………………. 6

شکل 2-2- حالتهاي مختلف شکست در آزمايش تک محوري: (a) شکافهاي محوري (b) ورقه ورقه شدن (c) ترکهاي چندتايي (d) ترک برشي منفرد………………………………………………………………………………. 7

شکل 2-3- شکل هاي معمول ترک در لحظه شکست: (a) ترک شکافي طولي در اثر فشار تک محوره و شکست شکننده. (b) ترک برشي و گسيختگي روي صفحه اي با زاويه کمتر از 45 درجه نسبت به راستاي ، (c) ترک هاي برشي چندتايي، (d) ترک کششي، (e) ترک هاي کششي ناشي از بارگذاري خطي فشاري……………………………….. 8

شکل 2-4- راستاي شکست در نمونه آزمايش برزيلي و ايجاد ترک هاي کششي………………….. 9

شکل 2-5- روند کلي منحني کامل تنش- کرنش……………………………………………………… 10

شکل 2-6- تاثير فشار در آزمايش سه محوره و انتقال شکنندگي به شکل پذيري………………… 11

شکل 3-1- تغيير متغير فاکتور آسيب در بارگذاري تحت فشارهاي همهجانبه متفاوت.. 15

شکل 3-2- اثر فشار جانبي بر مقاومت ماکزيمم و کرنش ماکزيمم. 15

شکل 3-3- تکامل الگوي آسيب تحت فشار سه محوره 16

شکل 3-4- چهار نوع نمونه مرمر با خواص متفاوت هندسه درزه 17

شکل 3-5- منحني تنش-کرنش نمونههاي A، B، C و D تحت فشارهاي همه جانبه مختلف.. 17

شکل 3-6- راستاي صفحهي شکست در فشارهاي جانبي مختلف براي نمونه مرمر زبر 18

شکل 3-7- راستاي صفحهي شکست در فشارهاي جانبي مختلف براي نمونه مرمر متوسط.. 18

شکل 3-8- نمودار تنش-کرنش در برابر نسبت تعداد ترک ها به کل ترک ها در حالت تک محوره سنگ گرانيت 19

شکل 3-9- نمودار تنش-کرنش در برابر نسبت تعداد ترک ها به کل ترک ها در حالت سه محوره با تنش جانبي 6/19 مگاپاسکال سنگ گرانيت.. 20

شکل 3-10- محلهاي منابع انتشار صوت در نمونه سنگ گرانيت در حالت سه محوره و تنش جانبي 6/19 مگاپاسکال، نزديک نقطه تسليم(a) و نزديک نقطهي شکست (b) – ترک برشي (مربع) ، ترک کششي (دايره) ، ترکيب هردو نوع ترک 21

شکل 3-11- رفتار شکست غيرخطي نمونه سنگ آهک تحت فشارهاي همه جانبه مختلف.. 22

شکل 3-12- نمودار تطابق رگرسيون خطي دادهها با معيار موهرکلمب.. 22

شکل 3-13- نمودار تطابق رگرسيون غيرخطي دادهها با معيار هوک براون. 23

شکل 3-14- هندسه و شرايط بارگذاري در مدل عددي. 23

شکل 3-15- گسترش ريز ترکها در تنش جانبي 10 مگاپاسکال با نرخ ثابت جابجايي محوري 002/0 ميلي متر بر هر گام 24

شکل 3-16- نمودار تنش-کرنش حاصل شده از مدل عددي در حالت تنش سه محوره فشاري(سمت چپ) و کشش تک محوره(سمت راست) 24

شکل 3-17- نمودار تنش تفاضلي-کرنش محوري در فشارهاي جانبي گوناگون. 25

شکل 3-18- مدل عددي ساخته شده (a) – نمودار توزيع دانه بندي اجزا مدل (b)- شرايط مرزي مدل(c) 26

شکل 3-19- مدل عددي ساخته شده در حالت دو بعدي و سه بعدي. 27

شکل 3-20- نمودار مقاومت فشاري-تنش جانبي در زاويهي شيب لايه هاي مختلف.. 27

شکل 3-21- مدل عددي ساخته شده در نرم افزارPFC. 28

شکل 3-22- نمودار تنش تفاضلي – کرنش محوري در تنش هاي جانبي مختلف براي حالت زهکش شده 29

شکل 3-23- نمودار مقايسه نتايج آزمايش زهکش نشده و پيش بيني نتايج زهکش نشده از زهکش شده 29

شکل 3-24- مدل عددي براي يک سنگ ناهمگن. 31

شکل 3-25- شبيه سازي عددي رفتار نمونه در مراحل بارگذاري تحت فشار همه جانبه 0 مگاپاسکال. 31

شکل 3-26- شبيه سازي عددي رفتار نمونه در مراحل بارگذاري تحت فشار همه جانبه 20 مگاپاسکال. 32

شکل 3-27- نمودار تنش- جابجايي در تنش هاي جانبي مختلف.. 32

شکل 3-28- نحوه شکست نمونهي آزمايشگاهي درتنشهاي جانبي مختلف.. 33

شکل 3-29- نحوهي شکست نمونه در مدل عددي تحت تنشهاي جانبي مختلف.. 33

شکل 3-30- نمودار تنش- کرنش براي گرانيت با β=75 در مقايسه با نتايج آزمايشگاهي. 34

شکل 3-31- نمودار تنش- کرنش براي ماسه سنگ با β=60 در مقايسه با نتايج آزمايشگاهي. 34

شکل 3-32- نحوه شکست براي نمونه ي ماسه سنگ با يک درزه (β=60) در نرم افزار FLAC3D. 35

شکل 3-33- مقايسه منحني تنش هاي تفاضلي بيشينهي محوري آزمايشگاهي و مدلسازي. 36

شکل 3-34- تغيير الگوي شکست نمونه در مدلسازي با تغيير فشار همه جانبه 36

شکل 4-1- بلوکهاي سنگي موجود براي تهيه مغزه. 39

شکل 4-2- دستگاه مغزه گير. 40

شکل 4-3- دستگاه برش مغزه و پوليش. 40

شکل 4-4- نمونه مغزه تهيه شده در آزمايشگاه. 40

شکل 4-5- دستگاه آزمايش تک محوره ELE (ساخت انگليس). 41

شکل 4-6- نحوهي شکست نمونههاي سنگ تحت آزمايش تک محوره 44

شکل 4-7- نمودار تنش کرنش و گسيختگي نمونه. 42

شکل 4-8- قالب و قرارگيري نمونه. 43

شکل 4-9- راستاي شکست ناشي از ترکهاي کششي در نمونههاي برزيلي آزمايش شده در آزمايشگاه. 44

شکل 4-10- دستگاه اعمال بار جانبي ELE (سمت چپ) و سلول هوک (سمت راست). 45

شکل 4-11- زاويه شکست نمونه هاي سنگ توف تحت فشارهاي همه جانبي متفاوت. 46

شکل 4-12- زاويه شکست نمونه هاي سنگ توف تحت فشارهاي همه جانبي متفاوت. 46

شکل 4-13- رسم پوش موهر و بدست آوردن چسبندگي و زاويه اصطکاک داخلي. 50

شکل 4-14- نمودار تنش- کرنش و راستاي گسيختگي سنگ تحت تنش جانبي 3 مگاپاسکال. 47

شکل 4-15- نمودار تنش- کرنش و راستاي گسيختگي سنگ تحت تنش جانبي 6 مگاپاسکال. 51

شکل 4-16- نمودار تنش- کرنش و راستاي گسيختگي سنگ تحت تنش جانبي 8 مگاپاسکال. 48

شکل 4-17- نمودار تنش- کرنش و راستاي گسيختگي سنگ تحت تنش جانبي 10 مگاپاسکال. 51

شکل 4-18- نمودار تنش- کرنش و راستاي گسيختگي سنگ تحت تنش جانبي 15 مگاپاسکال. 52

شکل 4-19- نمودار تنش- کرنش و راستاي گسيختگي سنگ تحت تنش جانبي 20 مگاپاسکال. 52

شکل 4-20- نمودار تنش-کرنش سنگ در تنش هاي جانبي متفاوت.. 53

شکل 4-21- نمودار تنش جانبي در برابر محوري براي 6 نمونه سنگ آزمايش شده 53

شکل 4-22- مقطع ميکروسکوپي از سنگ با بزرگنمايي 4X در نور XPL. 55

شکل 5-1- روشهاي عددي در مهندسي سنگ. 55

شکل 5-2- هندسهي مدل ساخته شده در نرم افزار FLAC3D. 56

شکل 5-3- شرايط مرزي اعمال شده در مدل عددي. 60

شکل 5-4- قرارگيري گرههاي 1 و 2 در مدل ساخته شده. 65

شکل 5-5- گسترش نواحي فعال تسليم و ترکهاي کششي در حالت تک محوره تا گسيختگي شکافي. 66

شکل 5-6- گسترش ترکهاي کششي در مراحل مختلف بارگذاري مدل و شکست شکافي در شرايط تک محوره. 67

شکل 5-7- نمودار نيروهاي نامتعادل در حالت تکمحوره 65

شکل 5-8- نمودار تنش- جابجايي محوري در فشار جانبي 0 مگاپاسکال. 65

شکل5-9- ايجاد صفحهي گسيختگي برشي و گسترش کرنش هاي پلاستيک تحت تنش جانبي 3 مگاپاسکال. 66

شکل 5-10- راستاي صفحهي گسيختگي در مدل تحت تنش جانبي 3 مگاپاسکال. 66

شکل 5-11- گسترش کرنشهاي برشي و کششي(نواحي فعال تسليم) در طي مراحل بارگذاري تحت تنش جانبي 3 مگاپاسکال. 67

شکل 5-12- نمودار نيروهاي نامتعادل در تنش جانبي 3 مگاپاسکال. 68

شکل 5-13- نمودار تنش-جابجايي محوري در تنش جانبي 3 مگاپاسکال. 68

شکل 5-14- ايجاد صفحهي گسيختگي برشي و گسترش کرنش هاي پلاستيک تحت تنش جانبي 6 مگاپاسکال. 69

شکل 5-15- راستاي صفحهي گسيختگي در مدل تحت تنش جانبي 6 مگاپاسکال. 69

شکل 5-16- گسترش کرنشهاي برشي در طي مراحل بارگذاري تحت تنش جانبي 6 مگاپاسکال. 70

شکل 5-17- نمودار نيروهاي نامتعادل در تنش جانبي 6 مگاپاسکال. 70

شکل 5-18- نمودار تنش-جابجايي محوري در تنش جانبي 6 مگاپاسکال. 71

شکل5-19- ايجاد صفحهي گسيختگي برشي و گسترش کرنش هاي پلاستيک تحت تنش جانبي 8 مگاپاسکال. 71

شکل 5-20- راستاي صفحهي گسيختگي در مدل تحت تنش جانبي 8 مگاپاسکال. 72

شکل 5-21- گسترش کرنشهاي برشي در طي مراحل بارگذاري تحت تنش جانبي 8 مگاپاسکال. 72

شکل 5-22- نمودار نيروهاي نامتعادل در تنش جانبي 8 مگاپاسکال. 73

شکل 5-23- نمودار تنش-جابجايي محوري در تنش جانبي 8 مگاپاسکال. 73

شکل 5-24- ايجاد صفحهي گسيختگي برشي و گسترش کرنش هاي پلاستيک تحت تنش جانبي 10 مگاپاسکال. 74

شکل 5-25- راستاي صفحهي گسيختگي در مدل تحت تنش جانبي 10 مگاپاسکال. 74

شکل 5-26- گسترش کرنشهاي برشي در طي مراحل بارگذاري تحت تنش جانبي 10 مگاپاسکال. 75

شکل 5-27- نمودار نيروهاي نامتعادل در تنش جانبي 10 مگاپاسکال. 76

شکل 5-28- نمودار تنش-جابجايي محوري در تنش جانبي 10 مگاپاسکال. 76

شکل 5-29- ايجاد صفحهي گسيختگي برشي و گسترش کرنش هاي پلاستيک تحت تنش جانبي 15 مگاپاسکال. 77

شکل 5-30- راستاي صفحهي گسيختگي در مدل تحت تنش جانبي 15 مگاپاسکال. 77

شکل 5-31- گسترش کرنشهاي برشي در طي مراحل بارگذاري تحت تنش جانبي 15 مگاپاسکال. 78

شکل 5-32- گراف نيروهاي نامتعادل در تنش جانبي 15 مگاپاسکال. 78

شکل 5-33- نمودار تنش-جابجايي محوري در تنش جانبي 15 مگاپاسکال. 79

شکل 5-34- ايجاد صفحهي گسيختگي برشي و گسترش کرنش هاي پلاستيک تحت تنش جانبي 20 مگاپاسکال. 79

شکل 5-35- راستاي صفحهي گسيختگي در مدل تحت تنش جانبي 20 مگاپاسکال. 80

شکل 5-36- گسترش کرنشهاي برشي در طي مراحل بارگذاري تحت تنش جانبي 20 مگاپاسکال. 80

شکل 5-37- گراف نيروهاي نامتعادل در تنش جانبي 20 مگاپاسکال. 81

شکل 5-38- نمودار تنش-جابجايي محوري در تنش جانبي 20 مگاپاسکال. 81

شکل 5-39- راستاي صفحهي گسيختگي نهايي در تنشهاي جانبي مختلف. 82

شکل 5-40- راستاي صفحهي گسيختگي نهايي در تنشهاي جانبي مختلف در مقطع طولي مدل. 82

شکل 5-41- مقايسهي مقادير مقاومت سنگ در مدل عددي و آزمايشگاهي تحت تنشهاي جانبي متفاوت 83

شکل 5-42- مقايسهي مقادير زاويهي شکست در مدل عددي و آزمايشگاهي تحت تنشهاي جانبي متفاوت 84

شکل5-43- راستاي گسيختگي نهايي در تنش تک محوره. 84

شکل5-44- راستاي گسيختگي نهايي در تنش جانبي 3 مگاپاسکال. 85

شکل5-45- راستاي گسيختگي نهايي در تنش جانبي 6 مگاپاسکال. 85

شکل5-46- راستاي گسيختگي نهايي در تنش جانبي 8 مگاپاسکال. 86

شکل5-47- راستاي گسيختگي نهايي در تنش جانبي 10 مگاپاسکال. 86

شکل5-48- راستاي گسيختگي نهايي در تنش جانبي 15 مگاپاسکال. 87

شکل5-49- راستاي گسيختگي نهايي در تنش جانبي 20 مگاپاسکال. 87

فهرست جدولها

جدول 4-1- نتايج آزمايش تک محوري روي نمونه توف.. 41

جدول 4-2- نتايج آزمايش تک محوري روي نمونه توف.. 41

جدول 4-3- مقاومت کششي نمونههاي سنگ توف تحت آزمايش برزيلي. 44

جدول 4-4- مقاومت نمونههاي سنگ تحت فشارهاي جانبي مختلف.. 45

جدول 5-1- خصوصيات مدل عددي. 60

جدول 5-2- مقادير مقاومت گسيختگي مدل عددي در تنشهاي جانبي متفاوت. 83

نقد و بررسی‌ها

هنوز بررسی‌ای ثبت نشده است.

اولین کسی باشید که دیدگاهی می نویسد “دانلود پروژه: بررسي مکانيزم شکست سنگ با استفاده از آزمايشهاي آزمايشگاهي و شبيهسازي عددي ”

دانلود پروژه: بررسي مکانيزم شکست سنگ با استفاده از آزمايش­هاي آزمايشگاهي و شبيه­سازي عددي