Fracture toughness tests on Brazilian discs of Ankara andesite
Brazil disklerinde çatlak tokluğu deneyleri
- Tez No: 118947
- Danışmanlar: DOÇ. DR. LEVENT TUTLUOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Maden Mühendisliği ve Madencilik, Mining Engineering and Mining
- Anahtar Kelimeler: Çatlak Tokluğu, Çatlak Mekaniği, Ankara Andesiti, Yerdeğişim Süreksizliği Metodu. VI
- Yıl: 2002
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 140
Özet
oz BRAZIL DİSKLERİNDE ÇATLAK TOKLUĞU DENEYLERİ Şener, Sinem Yüksek Lisans, Maden Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Doç. Dr. Levent Tutluoğlu Kasım 2002, 122 sayfa Çatlak oluşumu sırasında kayanın gösterdiği direnç olarak tanımlanan çatlak tokluğu (fracture toughness), kayaların kırılıp parçalanma işlerinde, jeotermal enerji, petrol ve gaz rezervuarlarında, hidrolik çatlatmada ve diğer bir çok alanda kullanılan bir malzeme özelliğidir. Günümüzde çatlak geometrileri ve yükleme durumları farklı olarak birçok numunede çatlak tokluğu deneyi yapılmakta olup, bu çalışmada şekil ve hazırlama kolaylığı avantajlarına sahip, silindirik numuneler kullanılmıştır. Ankara andesitinden alman karotlarla hazırlanmış halka şeklindeki silindirik numuneler, açılma modu olarak tanımlanan mode-I (Kıc) değerinin belirlenmesinde kullanılmıştır. Dış çaplan 7.5 cm ile 15 cm arasında değişen numuneler, 1 cm ile 3.7 cm arasında değişen farklı delik çaplan ile hazırlanmıştır. Halka şeklindeki bu numunelerin basma yüklemesi servo kontrollü MTS Hidrolik Test sistemi kullanılarak yapılmıştır. Yük-yerdeğişim değerleri kaydedilmiş ve elde edilen grafiklerde çatlağın duraysız durumdan duraylı duruma geçtiği noktalar belirlenmiştir.Numune geometrisi, çatlağın başlaması ve gelişimi gibi durumlar bir sınır eleman programı olan TDLCR, sonlu eleman programı olan FRANC2D/L ve sonlu farklılıklar programı olan FLAC kullanılarak modellenmiş ve sayısal olarak analizleri yapılmıştır. Nümerik modellerde, numune düşey yönde sabit yerdeğişim uygulanarak yüklenmiş, artış gösteren yük ve ortalama stresler kayıt edilmiştir. Böylece teorik olarak elde edilen yük-yerdeğişim grafiklerinde çatlağın başlaması ve ilerlemesi belirlenmiştir. Sonsuz ortamdaki açıklık-çatlak problemlerinde kullanılmak üzere geliştirilmiş olan TDLCR programı ile çatlak uzunluğu arttırılarak değişen gerilme şiddet faktörü, Ki üzerine çalışılmıştır. Çatlak gelişiminin duraysız durumdan duraylı duruma geçtiği noktalar sayısal olarak belirlenmiş ve daha sonra bu veriler deney sonuçlarıyla karşılaştırılarak Ankara andesitinin Kıc değerine ulaşılmıştır. Farklı iç ve dış çaplara sahip silindirik numunelerde çalışılarak, boyutun Kıc üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Özellikle küçük delik ve büyük numune çaplarında çatlak tokluğunun çatlak boyu ile arttığı bulunmuştur. Ankara andesiti çatlak tokluğu değeri 1.59 ±0.16 MPa-fm olarak eğilim göstermektedir.
Özet (Çeviri)
ABSTRACT FRACTURE TOUGHNESS TESTS ON BRAZILIAN DISCS OF ANKARA ANDESITE Şener. Sinem M.Sc., Department of Mining Engineering Supervisor: Assoc. Prof. Dr. Levent Tutluoğlu November 2002, 122 pages Fracture toughness, which is the resistance offered by a rock material against crack propagation is a material property used widely in fragmentation, rock bursting, geothermal energy extraction, hydraulic fracturing, and in many other practical problems. Core based specimens with simplicity in geometries and preparations are preferred in the determination of fracture toughness. In order to determine mode-I, opening mode fracture toughness Kic, hollow Brazilian cylindrical core specimens of Ankara Andesite were used. Diameters of cylindrical cores, varying from 7.5 cm to 15 cm, were prepared with internal cylindrical holes changing from 1 cm to 3.7 cm. These hollow Brazilian Disc specimens were loaded in compression with an MTS Servohydraulic Closed Loop Testing machine. Load-displacement values were recorded and drops on the load displacement curves corresponding to the points of transition from unstable to stable crack propagation were detected. IllSpecimen geometries and crack initiation and propagation processes were also analyzed by modelling the tests numerically using a boundary element program TDLCR, finite element method FRAN2D/L and finite difference program FLAC. In the numerical models, specimen ends were loaded by applying increments of constant vertical displacements, and corresponding incremental load and average stresses were recorded. This way theoretical load-displacement curves showing the crack initiation and propagation process were determined. With the use of the boundary element program TDLCR that has crack tip element facilities variation of stress intensity factor Ki with increasing crack length in the discs was studied. Points of unstable to stable crack growth transition were determined numerically and then used to evaluate Kic from the experimental results. Effect of specimen size on Kic was investigated for cylindrical cores having different external and internal diameters. Fracture toughness was found to increase with crack length, especially for specimens with smaller holes and larger diameters. Fracture toughness Kic of Ankara andesite tend to a value of 1.59 + 0. 1 6 MPa4m ? Keywords : Fracture Toughness, Fracture Mechanics, Ankara Andesite, Displacement Discontinuity Method. IV
Benzer Tezler
- Investigation of mixed mode crack propagation from preexisting notches in Brazilian discs of Ankara andesite
Önceden çatlaklı Ankara andeziti Brazil disklerinde karışık modlu çatlak ilerlemesinin incelenmesi
ONAT BAŞBAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2002
Maden Mühendisliği ve MadencilikOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. LEVENT TUTLUOĞLU
- Development of specimen geometries for mode I fracture toughness testing with disc type rock specimens
Disk tipi kaya örneklerinde mod I çatlak tokluğu deneyi için örnek geometrilerinin geliştirilmesi
ÇİĞDEM ALKILIÇGİL
Doktora
İngilizce
2010
Maden Mühendisliği ve MadencilikOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMaden Mühendisliği Bölümü
DOÇ. DR. LEVENT TUTLUOĞLU
- Pure tensile fracture modelling and toughness measurements on brazilian discs of andesite and marble
Andezit ve mermer brazilyan disklerinde saf çekme kırılma modellemesi ve tokluk ölçümü
CANSIN ÖZDOĞAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Maden Mühendisliği ve MadencilikOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEVEND TUTLUOĞLU
- Shear mode rock fracture toughness determination with a circular plate type specimen under three-point bending
Makaslama modu kaya çatlak tokluğunun üç noktadan eğme altında dairesel plaka tipi numune ile belirlenmesi
SİNEM ŞENER KARAKAŞ
Doktora
İngilizce
2011
Maden Mühendisliği ve MadencilikOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMaden Mühendisliği Bölümü
DOÇ. DR. LEVENT TUTLUOĞLU
- Investigation of fracture toughness on flattened brazilian disc type molded shotcrete specimens
Kalıplı düzleştı̇rı̇lmı̇ş brazı̇lyan dı̇sk tı̇pı̇ püskürtme beton numunelerı̇nde kırılma tokluğunun ı̇ncelenmesı̇
SELİN YONCACI
Doktora
İngilizce
2019
Maden Mühendisliği ve MadencilikOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEVEND TUTLUOĞLU