آنالیز عددی توسعه ترک در اطراف چال استوانه ای بی نهایت با در نظر گرفتن اثر همزمان شوک و فشار گاز های ناشی از انفجار

اسماعیل طهماسبی سولگانی¹ عارف فرهی²

1) کارشناس ارشد عمران گرایش سازه،دانشگاه آزاد واحد دزفول،ایران
2) کارشناس ارشد معدن گرایش مکانیک سنگ،دانشگاه دولتی امیر کبیر،ایران

محل انتشار : سومین کنگره بین المللی عمران، معماری و توسعه شهری(3icsau.ir)
چکیده :
هدف این پژوهش تشریح مکانیزم شکست دینامیکی، گسیختگی و نحوه توسعه ترک های ناشی از فرآیند انفجار در تک چال استوانه ای بینهایت در محیط سنگی گرانیت و ایجاد زون های مختلف پودر شده، خرد شده و ترک دار در اطراف آن بوده است و برای نیل به این هدف و مدلسازی واقع گرایانه تر فرآیند، از نرم افزار Autodyn و روش های تئوریک مختلف استفاده شده است. نقطه برجسته این پژوهش بهره گیری از مدل رفتاری بتن RHT در مدلسازی رفتار سنگ گرانیت و تعیین ضرایب این مدل برای این نوع سنگ و استفاده از معادله حالت JWL در مدلسازی رفتار گازهای ناشی از انفجار و در نظر گرفتن نقش تنش های حرارتی در ایجاد و توسعه ترک در این نوع سنگ است. نتایج حاصل از مدلسازی نشان می دهد افزایش دمای انفجار تا 800 °K، تمرکز تنش های حرارتی در دیواره چال را به دنبال دارد. این تمرکز تنش و اضافه شدن شوک و فشار گازهای ناشی از انفجار باعث ایجاد 4 ترک در شروع فرآیند و پس از آن افزایش تعداد ترک ها به 8 عدد و حداکثر طول 230 mm و ایجاد ناحیه پودر شده ای به شعاع 32.8 mm در اطراف چال می شود. این در حالی است که روش های تئوریک این تعداد را 5 تا8 ترک، شعاع ناحیه پودر شده را38.8 mm و 42.5 mو حداکثر طول ترک را 216 mm محاسبه می کنند. علاوه بر این مدل عددی حداکثر فشار روی دیواره چال ناشی از انفجار را 2.9 GPa و زمان توقف توسعه ترک را 1.623 ms پیش بینی می کند، در حالی که روش تئوریک حداکثر فشار روی دیواره را 2.05 GPa و حداکثر زمان توسعه ترک را 1.4 ms برآورد می کند. این اختلاف را می توان نتیجه مدلسازی کامل تر فرآیند انفجار نسبت به پژوهش های پیشین صورت گرفته و در نظر گرفتن نقش همزمان شوک، تنش های حرارتی و فشار گاز های ناشی از انفجار دانست.
کلمات کلیدی : توسعه ترک شکست دینامیکی نرم افزار Autodyn انفجار تک چال مدل رفتاری بتن RHT معادله حالت JWL