رشد ترک در محیط‌های متخلخل با استفاده از روش XFEM: مقایسه رویکردهای مدلسازی در آباکوس
چگونگی رشد ترک همواره به عنوان یک مسئله چالشی در بسیاری از زمینه‌های علوم زمین مانند شکست هیدرولیکی به شمار می‌رود. اگر چه تخلخل‌ها، درزه‌ها و شکستگی‌ها مهم‌ترین 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،...
| Main Authors: | , , |
|---|---|
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
Yazd University
2020-10-01
|
| Series: | Analytical and Numerical Methods in Mining Engineering |
| Subjects: | |
| Online Access: | http://anm.yazd.ac.ir/article_1787_2114f94966911b8b1ee0f0ee4a43d149.pdf |
| id |
doaj-807e2b4e185c438190289e79d511895c |
|---|---|
| record_format |
Article |
| spelling |
doaj-807e2b4e185c438190289e79d511895c2020-11-25T04:03:44ZengYazd UniversityAnalytical and Numerical Methods in Mining Engineering2251-65652676-67952020-10-011024274010.29252/anm.2020.13220.14261787رشد ترک در محیط‌های متخلخل با استفاده از روش XFEM: مقایسه رویکردهای مدلسازی در آباکوسمحمد رضانژاد0سید احمد لاجوردی1صادق کریم پولی2گروه مهندسی معدن، دانشکده مهندسی، دانشگاه زنجانگروه مهندسی مواد، دانشکده مهندسی، دانشگاه زنجانگروه مهندسی معدن، دانشکده مهندسی، دانشگاه زنجانچگونگی رشد ترک همواره به عنوان یک مسئله چالشی در بسیاری از زمینه‌های علوم زمین مانند شکست هیدرولیکی به شمار می‌رود. اگر چه تخلخل‌ها، درزه‌ها و شکستگی‌ها مهم‌ترین 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 نرم‌افزار آباکوس است. این روش به دلیل استفاده از توابع خاص، قـادر است تغییر شکل‌های ناپیوسته را بدون نیاز به بروزرسانی مش‌بندی به خوبی مدلسازی نماید. برای استفاده از این روش جهت مدلسازی رشد ترک در محیط متخلخل، دو رویکرد اصلی وجود دارد: 1- مش‌بندی کل محیط و اختصاص ضرایب الاستیک بسیار ضعیف به تخلخل‌ها و 2- تقسیم‌بندی بخش جامد سنگ و استفاده از شبکه غنی‌شده جداگانه برای هر بخش. برای مقایسه نتایج این دو رویکرد، مدل‌های یکسانی با الف- یک حفره و ترک و ب- دو حفره و یک ترک بین آنها در بخش‌های تحلیلی و عددی در نظر گرفته شده و در بخش آزمایشگاهی نیز نمونه‌های مشابهی از جنس گرانیتی تهیه شدند. مقایسه حل تحلیلی ضریب شدت تنش در این نمونه‌ها 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 می‌کند. از طرف دیگر، نتایج آزمایشگاهی نشان داد که رویکرد دوم در استفاده از روش XFEM، مسیر رشد ترک را بسیار شبیه به واقعیــت پیش‌بینی می‌کند. این رویکرد روی تصاویر رقومی ماسه‌سنگ بِرا در مقیاس میکرو به عنوان محیط سنگ متخلخل واقعی پیاده‌سازی شد و مکانیزم رشد ترک‌های چندگانه در این نمونه‌ها مورد ارزیابی قرار گرفت.http://anm.yazd.ac.ir/article_1787_2114f94966911b8b1ee0f0ee4a43d149.pdfمحیط های متخلخلرشد ترکمدل سازی عددیروش اجزای محدود توسعه یافتهماسه سنگ بِرا |
| collection |
DOAJ |
| language |
English |
| format |
Article |
| sources |
DOAJ |
| author |
محمد رضانژاد سید احمد لاجوردی صادق کریم پولی |
| spellingShingle |
محمد رضانژاد سید احمد لاجوردی صادق کریم پولی رشد ترک در محیط‌های متخلخل با استفاده از روش XFEM: مقایسه رویکردهای مدلسازی در آباکوس Analytical and Numerical Methods in Mining Engineering محیط های متخلخل رشد ترک مدل سازی عددی روش اجزای محدود توسعه یافته ماسه سنگ بِرا |
| author_facet |
محمد رضانژاد سید احمد لاجوردی صادق کریم پولی |
| author_sort |
محمد رضانژاد |
| title |
رشد ترک در محیط‌های متخلخل با استفاده از روش XFEM: مقایسه رویکردهای مدلسازی در آباکوس |
| title_short |
رشد ترک در محیط‌های متخلخل با استفاده از روش XFEM: مقایسه رویکردهای مدلسازی در آباکوس |
| title_full |
رشد ترک در محیط‌های متخلخل با استفاده از روش XFEM: مقایسه رویکردهای مدلسازی در آباکوس |
| title_fullStr |
رشد ترک در محیط‌های متخلخل با استفاده از روش XFEM: مقایسه رویکردهای مدلسازی در آباکوس |
| title_full_unstemmed |
رشد ترک در محیط‌های متخلخل با استفاده از روش XFEM: مقایسه رویکردهای مدلسازی در آباکوس |
| title_sort |
رشد ترک در محیط‌های متخلخل با استفاده از روش xfem: مقایسه رویکردهای مدلسازی در آباکوس |
| publisher |
Yazd University |
| series |
Analytical and Numerical Methods in Mining Engineering |
| issn |
2251-6565 2676-6795 |
| publishDate |
2020-10-01 |
| description |
چگونگی رشد ترک همواره به عنوان یک مسئله چالشی در بسیاری از زمینه‌های علوم زمین مانند شکست هیدرولیکی به شمار می‌رود. اگر چه تخلخل‌ها، درزه‌ها و شکستگی‌ها مهم‌ترین 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 نرم‌افزار آباکوس است. این روش به دلیل استفاده از توابع خاص، قـادر است تغییر شکل‌های ناپیوسته را بدون نیاز به بروزرسانی مش‌بندی به خوبی مدلسازی نماید. برای استفاده از این روش جهت مدلسازی رشد ترک در محیط متخلخل، دو رویکرد اصلی وجود دارد: 1- مش‌بندی کل محیط و اختصاص ضرایب الاستیک بسیار ضعیف به تخلخل‌ها و 2- تقسیم‌بندی بخش جامد سنگ و استفاده از شبکه غنی‌شده جداگانه برای هر بخش. برای مقایسه نتایج این دو رویکرد، مدل‌های یکسانی با الف- یک حفره و ترک و ب- دو حفره و یک ترک بین آنها در بخش‌های تحلیلی و عددی در نظر گرفته شده و در بخش آزمایشگاهی نیز نمونه‌های مشابهی از جنس گرانیتی تهیه شدند. مقایسه حل تحلیلی ضریب شدت تنش در این نمونه‌ها 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 می‌کند. از طرف دیگر، نتایج آزمایشگاهی نشان داد که رویکرد دوم در استفاده از روش XFEM، مسیر رشد ترک را بسیار شبیه به واقعیــت پیش‌بینی می‌کند. این رویکرد روی تصاویر رقومی ماسه‌سنگ بِرا در مقیاس میکرو به عنوان محیط سنگ متخلخل واقعی پیاده‌سازی شد و مکانیزم رشد ترک‌های چندگانه در این نمونه‌ها مورد ارزیابی قرار گرفت. |
| topic |
محیط های متخلخل رشد ترک مدل سازی عددی روش اجزای محدود توسعه یافته ماسه سنگ بِرا |
| url |
http://anm.yazd.ac.ir/article_1787_2114f94966911b8b1ee0f0ee4a43d149.pdf |
| work_keys_str_mv |
AT mḥmdrḍạnzẖạd rsẖdtrḵdrmḥyṭhạymtkẖlkẖlbạạstfạdhạzrwsẖxfemmqạyshrwyḵrdhạymdlsạzydrậbạḵws AT sydạḥmdlạjwrdy rsẖdtrḵdrmḥyṭhạymtkẖlkẖlbạạstfạdhạzrwsẖxfemmqạyshrwyḵrdhạymdlsạzydrậbạḵws AT ṣạdqḵrympwly rsẖdtrḵdrmḥyṭhạymtkẖlkẖlbạạstfạdhạzrwsẖxfemmqạyshrwyḵrdhạymdlsạzydrậbạḵws |
| _version_ |
1724439458472787968 |