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 "tensile strength" در نشریات گروه "مهندسی معدن"

تکرار جستجوی کلیدواژه «tensile strength» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»
  • وهاب سرفرازی، لی ژو، هادی حائری، پرستو صالحی پور، علی الهی، علی معایر، محمد فاتحی مرجی
    Vahab Sarfarazi, Lei Zhou, Hadi Haeri *, Parastou Salehipour, Ali Elahi, Ali Moayer, Mohammad Fatehi Marji

    The mechanical behavior of rock-rock bolt interface considering the effects of indents’ shape and their number was numerically simulated based on discrete element method using the two-dimensional particle flow code. The conventional and standard uniaxial compressive and Brazilian tensile strengths tests were used to calibrate the modelled samples with 100 cm 100 cm in dimension. The numerical models were prepared such that different indent shape and number were inserted in the cable bolts arrangements during the rock reinforcement process. The effects of confining pressure 3.7 MPa and different shear failure loads were modeled for the punch shear test of the concrete specimens. The results of this study showed that the dominant failure mode of the rock-cable bolt interface was of tensile mode and the shape and number of cable indents significantly affected the strength and mechanical behavior of the modelled samples. It has also been showed that the indent dimensions and number affected the shear strength of the interfaces.

    Keywords: Tensile Strength, Rock Bolt Indent Shape, Interface, Discrete Element Method
  • Abolfazl Dalirnasab, Mohammad Fatehi Marji *, Hamidreza Nejati, Mohsen Mohebbi

    Porosity plays a crucial role in both natural and man-made materials, serving as a fundamental microstructural characteristic that has a significant impact on their physical properties. Soils and rocks in nature are porous materials that are usually saturated with different fluids such as water, oil and gas. Therefore, it is very important to investigate the properties of porous materials and a better understanding of porous materials properties can lead to progress in oil, mining, and civil industries. In this research, porous samples with different porosity percentages were made and analyzed. The laboratory generation of actual porosity within the rock-like material samples was one of a significant aspect of this research. 5 groups of samples with different percentage of porosities were prepared including: 20%, 15%, 10%, 5%, 2% porosity and classified in 5 groups of A, B, C, D and E, respectively. Various experimental tests were performed with loading rate .5 MPa per second on the samples and the mechanical parameters of the samples were determined. These experiments show that the uniaxial compression and tensile strengths and elastic modulus of the rock-like specimens decrease with increasing their porosity. The mechanical parameters' maximum values were associated with group E samples (with 2-3% porosity). This group demonstrated a strength of approximately 34 MPa, an elastic modulus of 36 GPa, and a tensile strength of 7.3 MPa. The minimum values were observed in group A (with 20% porosity), which exhibited a strength of approximately 13 MPa, an elastic modulus of 16 GPa, and a tensile strength of 2.7 MPa. The study also investigated the Poisson’s ratio. The results indicate that Poisson's ratio increases with increasing porosity. The maximum Poisson's ratio was found in group A, which had 20% porosity and 11% Poisson's ratio, while the minimum value was found in group E, which had 2-3% porosity and 26% Poisson's ratio. the result show that Porosity has the greatest effect on the tensile strength parameter, which can change the tensile strength by 270% with a 20% change.

    Keywords: Porosity, Uniaxial Compressive Strength, Tensile Strength, Mechanical Properties, Rock-Like Materials
  • محمدحسین منصورقناعی، مرتضی بیک لریان*، علیرضا مردوخ پور
    بتن ژیوپلیمری در راستای رفع معایب (نظیر استحکام پایین و مضرات محیط زیستی) ناشی از مصرف بتن معمولی در سازه ها مطرح گردید. در ساخت این نوع از بتن، مواد ژیوپلیمری فرآوری شده حاصل از منابع معدنی مانند سرباره و نانوسیلیس جایگزین سیمان می شود و بتن مستحکم ژیوپلیمری را تولید می کند. در این پژوهش آزمایشگاهی به ساخت یک طرح اختلاط از بتن کنترل حاوی سیمان پرتلند پرداخته شد. سپس بتن ژیوپلیمری در سه طرح تولید گردید. طرح اول، حاوی 100 درصد سرباره کوره آهنگدازی و طرح دوم و سوم حاوی 92 درصد سرباره کوره آهنگدازی و 8 درصد نانوسیلیس، به ترتیب حاوی 1 و 2 درصد الیاف پلی الفین (در مجموع 4 طرح اختلاط) است. در ادامه، آزمون های مدول الاستیسیته و مقاومت کششی در سن عمل آوری 7 و 28 روزه در دمای اتاق، بر روی نمونه های بتنی انجام گرفت. آزمون SEM در سن عمل آوری 90 روزه، بمنظور صحت سنجی با سایر نتایج، بر روی نمونه های بتنی انجام گرفت. نتایج حاکی از این موضوع است که افزایش سن عمل آوری در بتن، موجب بهبود نتایج شد. در آزمون مدول الاستیسیته و مقاومت کششی، افزودن الیاف به بتن ژیوپلیمری در سن 28 روزه، به ترتیب موجب بهبود 19/21 و 07/24 درصدی نتایج در طرح4 (2 درصد الیاف) نسبت به طرح2 (فاقد الیاف) شد. افزایش الیاف موجب بهبود نتایج آزمون های مقاومت کششی و مدول الاستیسیته بتن ژیوپلیمری در مقایسه با بتن کنترل شد. نتایج آزمون SEM در همپوشانی با نتایج سایر آزمون ها قرار گرفت.
    کلید واژگان: بتن ژئوپلیمری, سرباره کوره آهنگدازی, نانوسیلیس, الیاف پلی الفین, مقاومت کششی
    Mohammadhossein Mansourghanaei, Morteza Biklaryan *, Alireza Mardookhpour
    Geopolymer concrete was proposed in order to eliminate the disadvantages (such as low strength and environmental damage) caused by the use of ordinary concrete in structures. In making this type of concrete, processed geopolymer materials from mineral sources such as slag and nanosilica replace cement and produce strong geopolymer concrete. In this laboratory research, a mixing design was made of control concrete containing Portland cement. Then geopolymer concrete was produced in three designs. The first design contains 100% of the slag of the composing furnace and the second and third designs contain 92% of the slag of the composing furnace and 8% of nanosilica, respectively, containing 1 and 2% of polyolefin fibers (4 mixing designs in total). Then, modulus of elasticity and tensile strength tests at 7 and 28 days of processing time at room temperature were performed on concrete samples. SEM test was performed on concrete samples at 90 days of age for validation with other results. The results indicate that increasing the curing age of concrete improved the results. In the modulus of elasticity and tensile strength test, the addition of fibers to geopolymer concrete at the age of 28 days, improved the results in Figure 19 (2% of fibers) compared to Figure 2 (no fibers) by 21.19 and 24.07%, respectively. Increasing the fibers improved the results of tensile strength tests and modulus of elasticity of geopolymer concrete compared to control concrete. The results of the SEM test overlapped with the results of other tests.
    Keywords: Geopolymer concrete, Blast furnace slag, nano silica, Polyolefin fibers, tensile strength
  • مرتضی حسن زاده، محمد آبدیده*

    با گذشت زمان و تولید از مخزن، فشار منفذی لایه تولیدی در صورت نبود منبع تامین فشار کاهش می یابد. این کاهش فشار بطور مستقیم باعث تغییر در مقدار و جهت تنش های برجا می شود. تغییر در مقدار تنش های برجا می تواند باعث تغییرات ژیومکانیکی در مخزن و لایه های تولیدی گردد. درصورتیکه لایه های مخزن گسل خورده باشد، کاهش فشار مخزن می تواند منجر به فعال شدن این گسل ها و همچنین تغییر مقاومت کششی دیواره چاه جهت حفاری جدید در لایه تخلیه شده گردد. این تحقیق در یکی از مخازن جنوب غرب ایران انجام شده است. در این مخزن سه لایه تولیدی با ضخامت های متفاوت مورد بررسی قرار گرفتند و احتمال فعالیت مجدد گسل ها و مقاومت کششی در حالت اولیه و پس از افت فشار 1800 پوند بر اینچ مربع مورد ارزیابی قرار گرفت. در لایه شماره 1 مقدار مسیر تنش 67/0 بدست آمد که با توجه به اینکه مماس بر مقدار تنش بحرانی می باشد، با تولید از مخزن و کاهش فشار مخزن در این لایه گسل ها مجددا فعال خواهند شد. همچنین در این لایه حداکثر وزن گل مجاز برای عدم شکست کششی سنگ در حالت اولیه 81/17 -13/25 پوند بر گالن و پس از کاهش 1800 پوند بر اینچ مربع فشار لایه، در محدوده ی 07/15-42/23 پوند بر گالن قرار دارد. همچنین مقاوم ترین حالت دیواره چاه، حفاری با زاویه 60 درجه و در جهت تنش افقی حداقل می باشد.

    کلید واژگان: تنش های برجا, تخلیه مخزن, مقاومت کششی, اثر افت فشار, فعالیت مجدد گسل ها
    Morteza Hasanzadeh, Mohammad Abdideh *

    Over time and production from the reservoir, the pore pressure of the production layer decreases if there is no source of pressure supply. This reduction in pressure directly alters the amount and direction of stresses. Changes in the amount of stresses can cause geomechanical changes in the reservoir and production layers. If the reservoir layers are faulted, reducing the reservoir pressure can activate these faults and also change the tensile strength of the well bore for new drilling in the discharged layer. This research was conducted in one of the reservoirs of southwestern Iran. In this reservoir, three production layers with different thicknesses were examined and the probability of reactivation of faults and tensile strength in the initial state and after the pressure drop of 1800 psi was evaluated. In layer 1, the value of the stress path was 0.67, which due to the fact that it is tangent to the critical stress value, the faults will be reactivated by producing from the reservoir and reducing the reservoir pressure in this layer. Also in this layer, the maximum weight of the drilling mud allowed for non-failure of rock traction in the initial state is 17.81- 25.13 PPG and after a reduction of 1800 psi of layer pressure, it is in the range of 15.07- 23.42 PPG. . In addition, the most resistant state of the well bore is drilling with an angle of 60 degrees and in the direction of minimum horizontal stress.

    Keywords: In situ stresses, Reservoir depletion, tensile strength, Pressure drop effect, Faults reactivation
  • محمدرضا علی اکبرزاده، سعید کریمی نسب*، حسین جلالی فر، مجتبی بهاالدینی
    بتن، یکی از پرکاربردترین مصالح در صنعت مهندسی عمران می باشد. سازه های بتنی، برخلاف مقاومت فشاری بالا، در مقابل کشش و یا خمش عملکرد ضعیفی از خود نشان می دهند. از این رو برای تقویت بتن در برابر نیروهای کششی و خمشی می توان از انواع مسلح آن، مانند بتن فیبری استفاده نمود. در این تحقیق اثر نسبت حجمی مختلف از دو گونه الیاف پلیمری ساخت شرکت نانونخ سیرجان، بر پارامترهای مکانیکی بتن ریز دانه، بصورت آماری مورد بررسی قرار گرفته است. الیاف بکار برده شده در این پژوهش از انواع KWB (Kortta Wave Blend) و KB (Kortta Blend) می باشند. علاوه بر طرح اختلاط بدون الیاف، برای هر کدام از الیاف طرح های اختلاطی با نسبت های حجمی 5/0، 1، 5/1 و 2 درصد تهیه گردید. آزمون های فشاری تک محوره، کششی غیرمستقسم (برزیلی) و مقاومت فشاری سه محوره، روی نمونه های تهیه شده از هر طرح انجام گرفت. پارامترهای مکانیکی مانند مقاومت فشاری تک محوره، مدول الاستیسیته، مقاومت کششی غیرمستقیم محاسبه و مورد مقایسه قرار گرفته شد. همچنین با استفاده از نتایج آزمون فشاری سه محوره، تاثیر الیاف پلیمری بر روی زاویه اصطکاک داخلی و چسبندگی نیز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمون های فشاری تک محوره نشان داد که الیاف KWB نسبت به الیاف KB تاثیر کمتری بر افزایش مقاومت تک محوره داشته و همچنین میزان افزایش مدول الاستیسیته با افزایش درصد الیاف KWB از نظر آماری معنی دار نمی باشد. اما افزایش درصد الیاف KB تا یک درصد حجمی می تواند مدول الاستیسیته را بطور قابل توجه ای افزایش دهد. همچنین نتایج آزمون های کششی غیرمستقیم نشان داد که وجود الیاف KB تاثیر قابل ملاحظه ای بر مقاومت کششی خواهد داشت. با توجه به نتایج آزمون ها و تحلیلهای آماری انجام شده توسط آنالیز واریانس، مقادیر 2 درصد حجمی برای الیاف KWB، و مقادیر5/1 درصد برای الیاف KB به عنوان نسبت حجمی بهینه تشخیص داده شد.
    کلید واژگان: بتن, بتن فیبری مسلح شده, مقاومت کششی, الیاف پلی پروپیلن, نسبت حجمی بهینه الیاف
    Mohammadreza Aliakbarzadeh, Hosein Jalalifar, Mojtaba Bahaodini
    Concrete is now widely used in civil engineering industry. Concrete structures have shown weak performance against tensile and bending forces, unlike their high compressive strength. To improve their bending and tensile behaviour, they are enforced by different materials such as fibers. In this paper, the impact of volume ratio of two polymeric fibers, namely Korta Wave Blend (KWB) and Korta Blend (KB) manufactured by Sirjan-nano Company, was statistically investigated on the mechanical properties of fine-grained concrete. Samples having 0, 0.5, 1, 1.5 and 2% volume ratio of each polymeric fibers were prepared and uniaxial compression, indirect tensile (Brazilian) and triaxial compression tests were carried out. Mechanical properties of mixtures including uniaxial compressive strength (UCS), Elastic modulus, tensile strength and triaxial compressive strength at different confining pressures were measured for each volume ratio. Using the results of triaxial compression tests, the cohesion and friction angle were calculated for each volume ratio. Results of uniaxial compression tests showed that the KWB fiber has lower impact on the increase in the UCS compared to that of KB fiber. The impact of increase in the KWB volume ratio on the Elastic modulus was not statistically significant while the increase in the KB volume ratio up to one percent resulted in a statistically significant increase in the Elastic modulus. Results of indirect tensile tests showed that the presence of KB fibers in the concrete results in a significant increase in the tensile strength. Based on the results of experiments and undertaken statistical analyses using analysis of variance, 1.5% and 2% volume ratios were selected as optimal ratio for KWB and KB fibers, respectively.
    Keywords: Concrete, Fiber reinforced concrete, Tensile strength, Propylene fiber, Optimal volume ratio of fiber
  • فواد رستگار، حمیدرضا نجاتی*، عبدالهادی قزوینیان، امیررئوف هادئی، امین نظری گیوی
    F. Rastegar, H. R. Nejati *, A. Ghazvinian, M. R. Hadei, A. Nazerigivi

    The tensile strength of rocks plays a noteworthy role in their failure mechanism, and its determination can be beneficial in optimizing the design of the rock structures. Schistose rocks due to their inherent anisotropy in different foliation directions show a diverse strength at each direction. The purpose of this work was to compare and assess the tensile strength of phyllite, which was obtained in direct and indirect tensile tests in different foliation directions. To this end, several phyllite specimens with different foliation angles (0º, 30º, 45º, 60º, and 90º) related to the loading axis (β) were prepared. Finally, the direct tensile test, diametrical and axial point load tests, Brazilian test, and Schmidt hammer test were conducted on 188 samples. The results of the experimental tests revealed that the maximum and minimum tensile strengths in direct tensile testing tension were directly related to the angles of 0º and 90º. Also it was observed that the Brazilian tensile strength overestimated the tensile strength. Furthermore, an exponential correlation was introduced between the direct tensile strength and the Brazilian tensile strength.

    Keywords: tensile strength, anisotropy, schistose, direction of foliation
  • H. Fattahi*

    The tensile strength (σt) of a rock plays an important role in the reliable construction of several civil structures such as dam foundations and types of tunnels and excavations. Determination of σt in the laboratory can be expensive, difficult, and time-consuming for certain projects. Due to the difficulties associated with the experimental procedure, it is usually preferred that the σt is evaluated in an indirect way. For these reasons, in this work, the adaptive network-based fuzzy inference system (ANFIS) is used to build a prediction model for the indirect prediction of σt of sandstone rock samples from their physical properties. Two ANFIS models are implemented, i.e. ANFIS-subtractive clustering method (SCM) and ANFIS-fuzzy c-means clustering method (FCM). The ANFIS models are applied to the data available in the open source literature. In these models, the porosity, specific gravity, dry unit weight, and saturated unit weight are utilized as the input parameters, while the measured σt is the output parameter. The performance of the proposed predictive models is examined according to two performance indices, i.e. mean square error (MSE) and coefficient of determination (R2). The results obtained from this work indicate that ANFIS-SCM is a reliable method to predict σt with a high degree of accuracy

    Keywords: Tensile strength, Physical properties, Adaptive network-basedfuzzy inference system, Subtractive clusteringmethod, Fuzzy c-means clusteringmethod
  • صالح قادرنژاد، سعید لله گانی دزکی، بهنام علی پنهانی، حمیدرضا نجاتی *
    در چند دهه اخیر مطالعه تردی سنگ در پروژه های مکانیک سنگ به صورت جدی مورد توجه محققین قرار گرفته است. با این وجود متاسفانه تاکنون تعریف کامل و جامعی برای این پارامتر ارائه نشده است. از طرفی به دلیل در دسترس نبودن تجهیزات و همچنین پیچیدگی و زمان بر بودن فرایند های آماده سازی و انجام آزمون در روش های پیشنهاد شده برای اندازه گیری مستقیم تردی سنگ، بیشتر تحقیقات انجام شده بر اساس شاخص های اندازه گیری غیرمستقیم تردی صورت پذیرفته اند. شاخص های ارائه شده برای ارزیابی تردی را می توان براساس پارامترهای به کار رفته در توسعه این شاخص ها به گروه های مختلفی دسته بندی کرد. شاخص های تردی براساس پارامترهای مقاومتی، یکی از مهم ترین این گروه ها می باشند که به طور گسترده در موارد مختلف مورد استفاده قرار گرفته اند. هدف اصی این تحقیق ارائه یک شاخص جدید براساس پارامترهای مقاومت فشاری تک محوری و مقاومت کششی جهت ارزیابی تردی سنگ است. برای این منظور در ابتدا با مرور شاخص های مقاومتی موجود برای ارزیابی تردی سنگ، یک رابطه کلی برای شاخص جدید پیشنهاد شد. سپس با استفاده از روش های تحلیل آماری و تحلیل احتمالاتی بر روی نتایج بدست آمده برای تردی سنگ در آزمون نفوذ پانچ، ضرایب رابطه پیشنهاد شده محاسبه شدند. با توجه به نتایج بدست آمده، مقادیر 807/0 و 458/0- به ترتیب برای ضرایب مقاومت فشاری تک محوری و مقاومت کششی پیشنهاد شدند. با استفاده از رابطه پیشنهادی می توان تردی سنگ را با مقدار R2 برابر 878/0 پیش بینی کرد.
    کلید واژگان: تردی سنگ, آزمون نفوذ پانچ, مقاومت فشاری تک محوری, مقاومت کششی
    Saleh Ghadernejad, Saeed lelahgani, Behnam Alipanahi, Hamid Reza Nejati*
    In the recent decades, the study of rock brittleness in infrastructure projects were addressed by different researchers. Unfortunately, up to now, a universally accepted definition for rock brittleness had not been presented. Furthermore, due to lack of equipment as well as complexity and time consuming of the preparation and testing procedures in the proposed methods of direct measuring of rock brittleness, most of researches were carried out on the basis of indirect indices. Suggested brittleness Indices can be categorized according to the parameters which were used in developing these indices. One of the most important Brittleness Indices which has been widely used in various rock mechanic project is strength based brittleness index. The main objective of this study is to provide a new index based on uniaxial compressive and tensile strength for evaluating the rock brittleness. For this purpose, firstly, by reviewing the existing strength based indices for evaluating rock brittleness, a general equation was suggested for the new index. Then, by using statistical and probabilistic analysis on the obtained results for rock brittleness in punch penetration test, the coefficients of suggested index were calculated. According to the results, the values of 0.807 and 0.4458 were proposed for uniaxial compressive strength and tensile strength coefficients, respectively. Using the suggested index, it is possible to predict the rock brittleness with the value of R2 equal to 0.878.
    Keywords: rock brittleness, punch penetration test, uniaxial compressive strength, Tensile Strength
  • مرتضی هاشمی*، حسین محمودیان، رسول اجل لوییان
    گسیختگی های کششی مانند ترک های کششی بالای دامنه های خاکی ناپایدار، شکاف های سطح زمین، ترک های کششی بدنه سد های خاکی و هر نوع گسیختگی دیگری در توده های خاک که از تنش های کششی ناشی می شود، از پدیده های مهم زمین شناسی مهندسی به حساب می آیند. مطالعه و شناخت مقاومت و تغییر شکل کششی خاک ها، می تواند سهم قابل توجهی در شناخت و پیشگیری از پدیده های ناشی از گسیختگی های کششی در خاک داشته باشد. خاک های رمبنده حاشیه دشت ورامین از جمله خاک هایی هستند که در اثر تنش های کششی ناشی از نشست زمین در دشت ورامین، در معرض گسیختگی کششی و تشکیل شکاف های سطح زمین قرار دارند. بنابراین در تحقیق حاضر ویژگی های مقاومت و تغییر شکل کششی این خاک ها در حالت های دست نخورده، بازسازی شده و بهسازی شده مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج تحقیق نشان می دهد هنگامی که خاک های رمبنده در حالت دست نخورده تحت تنش کششی مستقیم قرار می گیرند، مقاومت کمی از خود نشان داده و در کشش به صورت شکننده رفتار می کنند. خاک های بازسازی شده در مقایسه با خاک دست نخورده، مقاومت کششی بسیار کمتری دارند و در کشش بسیار نرم رفتار کرده و به راحتی گسیخته می شوند. خاک های بهسازی شده در مقایسه با خاک های دست نخورده، مقاومت کششی بیشتری دارند و تحت تنش های کششی شکل پذیرتر رفتار کرده و تغییر شکل کششی بیشتری را قبل از گسیختگی تحمل می-کنند. نتایج این تحقیق نشان می دهد بهسازی خاک های رمبنده با استفاده از مواد افزودنی تثبیت کننده و سپس تراکم خاک، روش مناسبی برای تقویت این خاک ها در مقابل تنش های کششی و بهبود عملکرد آن ها در کشش است.
    کلید واژگان: خاک رمبنده, مقاومت کششی, کرنش گسیختگی کششی, شکنندگی, شکل پذیری
    Morteza Hashemi *, Hossein Mahmoudian, Rasoul Ajalloeian
    Tensile failures including tensile cracks on the upper part of instable slopes, earth fissures, tensile cracks in earth dams, and any kind of tensile failures resulted from tensile stresses within soil body are considered as important engineering geological features. Studying tensile strength and deformation characteristics of soils can have a great role in the prevention of adverse phenomena resulted from tensile failures in soils. The Varamin collapsible soils are subjected to tensile fractures and earth fissuring because of the tensile stresses raised from the land subsidence of the Varamin plain. Therefore, in this study, the strength and deformation characteristics of these soils were investigated at undisturbed, reconstituted and treated states. Results indicate that, when undisturbed collapsible soils are subjected to tensile stresses, they show a low tensile strength and behave brittle in tension. Reconstituted soils have a lower tensile strength in comparison with undisturbed soils and behave very soft and fail easily in tension. Treated soils have a higher tensile strength in comparison with undisturbed soils and behave more ductile in tension and tolerate more deformation before tensile failure. Results indicate that the treatment of the collapsible soils with stabilizer materials together with compaction is an efficient method for strengthening these soils against tensile stresses and for improving their performance in tension.
    Keywords: Collapsible Soil, tensile strength, tensile failure strain, brittleness, Ductility
  • حسن سرفراز، عباس مجدی *
    بررسی و شناخت رفتار تغییر شکل نمونه های سنگ ترد در طول بارگذاری و تاثیر آن در مکانیزم آسیب و توسعه آن حایز اهمیت است. روش های مختلفی برای رفتارنگاری آسیب و شکست مصالح ارایه و بسط داده شده است. از بین آن ها، روش انتشار آوایی به علت داشتن ویژگی های منحصربه فرد و توانایی رفتارنگاری جامع در سال های اخیر مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. در این تحقیق، مکانیزم شکست نمونه های شبه سنگی حفره دار با استفاده از آزمون برزیلی توصیف شده است. هدف این مقاله، بررسی مکانیزم شکست و تاثیر آن روی مقاومت کششی با استفاده از دو روش عددی المان مجزا (DEM) با نرم افزار UDEC و اجزای محدود (FEM) با نرم افزار RFPA است. در این تحقیق، تاثیر اندازه و موقعیت قرارگیری حفره ها بر الگوی شکست و مقاومت کششی نمونه بررسی شده است. بدین منظور، تعدادی مدلسازی عددی با تخلخل های مختلف برای شبیه سازی آزمون برزیلی انجام شد. شکست کششی معمولا از بالا یا پایین حفره شروع می شود و ترک ها تا سطح تماس نمونه و فک، گسترش می یابند. نتایج این تحقیق نشان می دهد که مدل های ساخته شده با نرم افزار UDEC و RFPA از لحاظ الگوی شکست و رشد ترک با آزمون های آزمایشگاهی، مطابقت قابل قبولی دارند. همچنین با افزایش تخلخل، مقاومت کششی، رخداد آوایی و انرژی تولید شده به صورت نمایی کاهش می یابند. مدلسازی عددی، مقدار مقاومت کششی نمونه های شبه سنگی را به دلیل حل کرنش مسطحه، کمتر از آزمون های آزمایشگاهی تخمین می زند.
    کلید واژگان: مکانیزم شکست, آسیب سنگ, مقاومت کششی, تخلخل, آزمون برزیلی
    H. Sarfaraz, A. Majdi *
    Characterisation of the deformation behavior of the brittle rocks during loading plays a significant role on rock damage growth. There are a variety approaches to monitor the damage development. Among which the method of Acoustic Emission, due to its accountability, has attracted many researchers’ attention in recent years. The paper describes fracture mechanism of pseudo-rock samples by using Brazilian Test results. Hence, evolution of crack growth and its effect on tensile strength is the prime objective of this research. The work has been performed numerically by using UDEC (Universal Distinct Element Method) and RFPA (Rock Failure Process Analysis) for DEM and FEM analyzes, respectively. The effect of size and position of the artificial voids in disc-type samples on their tensile strength have been investigated. On this basis, several numerical models were constructed and analyzed. Typically, tensile cracks were initiated at the bottom or at the top of the voids, and then propagated parallel to the loading axis and finally reached to the sample surface. The results obtained by numerical methods have been compared with those obtained by Brazilian laboratory tests. Crack initiation, propagation, and coalescence produced by the numerical models have proven very good conformity with the experimental tests’ results. Finally, it has been concluded that by increasing the porosity, the corresponding tensile strength, count, and energy required to brick the rock will decrease exponentially. However, due to plane strain analysis of numerical software, tensile strength is estimated less than that obtained experimentally.
    Keywords: Fracture Mechanism, Rock Damage, Acoustic Emission, Tensile Strength, Brazilian Test
  • M. Hosseini *
    Temperature has a significant role in many actions performed on rocks. An example would be the effect of temperature on rocks in the burial of nuclear waste, geothermal energy extraction, deep oil well drilling, and fires in tunnels. In addition, due to diurnal/nocturnal as well as seasonal temperature variations, rocks undergo a process of heating and cooling. In the present work, the effect of temperature as well as heating and cooling cycles on the rock properties was studied. The utilized samples included tuff, andesite, and sandstone. In addition to natural samples, concrete was also studied in this research work. The aim of this work was to evaluate the effect of temperature on the tensile strength of rocks and the velocity of longitudinal waves in a single heating and cooling cycle of samples as well as evaluating the effect of the number of heating and cooling cycles on the tensile strength of rocks and the velocity of longitudinal waves. In order to investigate the effect of temperature on the tensile strength of rocks as well as the velocity of longitudinal waves in a single heating and cooling cycle, the samples were heated in a furnace. After cooling the samples, the Brazilian and the sound velocity tests were carried out on them. These tests were conducted at the three temperatures of 100, 200, and 300 °C. In order to examine the effect of the number of heating and cooling cycles on the tensile strength and the velocity of longitudinal waves, the samples were heated up to the temperature of 100 °C and then cooled down in order to reach the room temperature. In this case, the work was conducted in the three modes of 5, 10, and 15 cycles. The test results showed that the velocity of longitudinal waves and the tensile strength of samples decreased but their porosity increased. Reduction in the tensile strength varied in different rocks so that the greatest and lowest reduction in the tensile strength was observed in concrete and andesite, respectively.
    Keywords: Temperature, heating, cooling cycle, Rock Properties, tensile strength, Velocity of Longitudinal Wave
  • وهاب سرفرازی، رحمان شیرکوند
    در این تحقیق با استفاده از نرم افزار PFC2D تاثیر جهت داری تنش های محصورکننده بر مکانیزم خردشدگی سنگ بررسی شده است. به این منظور 5 زاویه داری برای تنش های محصورکننده وارد بر سنگ با مقاومت کششی 1/2 مگاپاسکال انتخاب شده است. مدل های عددی با جهت داری های 0، 30، 45، 60 و 90 درجه به ترتیب تحت تنش محصورکننده 5، 10 و 15 درصد تنش شروع ترک قرار گرفتند. دیسک های انتخاب شده جهت حفاری سنگ U شکل و فاصله داری بین آنها ثابت1a بودند. (a عرض تیغه می باشد). در نهایت از نتایج گرفته شده می توان دریافت که بهینه ترین جهت داری تنش های محصورکننده در فاصله داری ثابت a1، و در جهت صفر درجه می باشد که باعث خردایش بهتر و ایجاد تراشه در سنگ در فضای بین دیسک های برنده می شود.
    کلید واژگان: نرم افزار PFC2D, جهت داری, مقاومت کششی, تنش های محصورکننده, فاصله داری دیسک
    Vahab Sarafrazi, Rahman Shirkavand
    In this paper, the effect of confining pressure directionality on the rock fragmentation has been investigated using PFC2D. For this purpose five different directionality was used, i.e. 0°, 30°, 45°,60° and 90°. Tensile strength of all models is 2.1 MPa. These models are under confining pressure of 5%, 10% and 15% of crack initiation stress. Totally 15 model were simulated. Disc cutters are U shape and its spacing was fixed (1a: a, is cutter width). The result shows that the optimum directionality for confining pressure is when its angularity is 0°.
    Keywords: PFC2D, Directionality, tensile strength, confining stress, disc spacing
  • وهاب سرفرازی*، نسرین میخک بیرالوند
    در این تحقیق با استفاده از روش اجزای مجزا تاثیر نسبت مقاومت کششی به فشار محصورکننده بر نفوذ دیسک U شکل TBM بررسی شده است. بدین منظور، سه مدل عددی با مقاومت های کششی متفاوت MPa 5، MPa 15 و MPa 25 ساخته شد. از هر مدل دو نمونه مشابه آماده شد و تحت دو تنش محصورکننده MPa5 و MPa 25 قرار گرفت. به طور کلی 6 مدل سازی انجام شد. بعد از اعمال فشار جانبی، برنده با نرخ m/s 02/0 به میزان mm4 در سنگ نفوذ کرده و باعث شکست سنگ می شود. سنگ زیر برنده سه رفتارمکانیکی مختلف را نشان می دهد که عبارتند از: ناحیه شکسته شده زیر برنده، ناحیه پلاستیک با ترک های موضعی زیر ناحیه شکسته شده و ناحیه الاستیک. نتایج نشان می دهند که نسبت مقاومت کششی به فشار محصورکننده تاثیر بسزایی بر وسعت نواحی شکسته شده دارد. در فشار محصور کننده MPa 5، با افزایش مقاومت کششی نیروی شروع ترک، تنش شکست افزایش می یابد ولی وسعت شکست و میزان نفوذ دیسک کم می شود. همچنین در فشار محصور کننده MPa 25، با افزایش مقاومت کششی نیروی شروع ترک، تنش شکست، وسعت شکست و میزان نفوذ دیسک تقریبا ثابت است.
    کلید واژگان: نرم افزار PFC2D, برنده, مقاومت کششی, فشار محصورشوندگی, کد جریان ذره
    Vahab Sarfarazi *, Nasrin Mikhak
    In this paper, the effect of the ratio of tensile strength to confining pressure on the penetration of U Shape disc has been investigated using Discrete Element Method. For this purpose, three numerical models with different tensile strength of 5 MPa, 15 MPa and 25 MPa were built. From each model two similar samples were prepared and compressed by two different confining pressures of 5 MPa and 25 MPa, respectively. The U shape cutter penetrates in the model by the rate of 0.02 m/s till 4 mm of disc is penetrated. In total, 6 simulations have been done. The rock materials, below the cutters, show three different mechanical behavior including failure, plastic and elastic behavior. The failure zone is fully fractured while the plastic zone is consisted of partially micro crack with several major fractures. The elastic zone has remained undamaged. The effect of the ratio of tensile strength to confining pressure has substantial effect on the extension of three introduced zones. When tensile strength is 5 MPa, the initiation force and failure stress is increased by increasing the tensile strength but the extension of failure zone and chipping thickness is decreased. When tensile strength is 25 MPa, the initiation force, failure stress, extension of failure zone and thickness of chipping is constant by increasing the tensile strength.
    Keywords: disc, tensile strength, confining pressure, particle flow code
  • Najaf Ali Ghavidel, Hosein Memarian, Soheil Mohamadi, Mohammad Heydarizadeh
    Considering the fact that rocks fail faster under tensile stress, rock tensile strength is of great importance in applications such as blasting, rock fragmentation, slope stability, hydraulic fracturing, caprock integrity, and geothermal energy extraction. There are two direct and indirect methods to measure tensile strength. Since direct methods always encompass difficulties in test setup, indirect methods, specifically the Brazilian test, have often been employed for tensile strength measurement. Tensile failure is technically attributed to crack propagation in rock. Fracture mechanics has significant potential for the determination of crack behaviour as well as propagation pattern. To apply Brazilian tests, cracked disc geometry has been suggested by the International Society for Rock Mechanics ISRM. Accordingly, a comprehensive study is necessary to evaluate stress field and stress intensity factor (SIF) around the crack in the centre of the specimen. In this paper, superposition principle is employed to solve the problem of cracked straight-through Brazilian disc (CSTBD), using two methods of dislocation and complex stress function. Stress field and SIF in the vicinity of the crack tip are then calculated. With the proposed method, the magnitude of critical load for crack initiation in structures can be predicted. This method is valid for any crack of any arbitrary length and angle. In addition, numerical modelling has been carried out for the Brazilian disc. Finally, the analytical solution has been compared with numerical modelling results showing the same outcome for both methods.
    Keywords: cracked straight, through Brazilian disc (CSTBD), numerical modelling, stress field, stress intensity factor (SIF), tensile strength
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