Numerical analyses of rock fracturing by various indenters
Çeşitli delici uçlarla yapılan kaya parçalanmasının sayısal analizi
- Tez No: 269891
- Danışmanlar: PROF. DR. BAHTİYAR ÜNVER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Maden Mühendisliği ve Madencilik, Mining Engineering and Mining
- Anahtar Kelimeler: Delici uç, çatlak mekaniği, sayısal analiz, FRANC2D, Indenter, fracture mechanics, numerical analyses, FRANC2D
- Yıl: 2008
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 153
Özet
Kesici alet teknolojisi ve gelişmelerinin ileride mekanik yolla kaya kesmenin geleceğini ve bu konudaki beklentileri belirleyeceğine inanılmaktadır. Mekanik olarak kaya kesmede genelde iki tür kesici alet vardır; keskiler ve delici uçlar. Bu tez çalışmasındaki amaç, çeşitli delici uçlar altında delici uç şekline bağlı olarak kayada oluşan gerilme dağılımı ve çatlak yayılmasını incelemek.Bu tez çalışmasında, dört tür delici uç (zımba tip, küresel tip, tıraşlanmış kama tip ve konik uçlu tip) altında oluşan kaya/delici uç etkileşim alanını, Sonlu Elemanlar Analiz Yöntemi yazılımı olan FRANC2D ile incelenmiştir.Sayısal analiz sonuçları bir delici uç altındaki kayada oluşan gerilme dağılımları ve çatlak yayılmalarının delici uç şekline oldukça bağımlı olduğunu göstermiştir. Sonuçlara göre, konik tip delici uç önünde kayada en yüksek çekme ve kesme gerilim değerlerinin oluştuğu belirlenmiştir. Bunun yanında, küresel tip delici uç ise kayada en düşük çekme ve kesme gerilme değerlerinin oluşmasına neden olmuştur.Gerilme dağılım analizlerinden sonra, FRANC2D ile çatlak oluşum ve yayılma analizleri yapılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, en uzun çatlaklar konik tip delici uç ve tıraşlanmış kama tip delici uçlar altında oluşmuştur. En kısa çatlaklar ise, küresel ve zımba tip delici uçlar altında oluşmuştur.Bu tez çalışması, FRANC2D ile yapılan sayısal analiz yöntemi ile elde edilen sonuçların, geçmişte yapılan deneysel analiz sonuçları ile uyumlu olduğunu göstermiştir. Bu noktada, bu tez çalışması sonuçlarının hangi tür delici ucun en ekonomik uç olduğunu belirtmediğini söylemekte yarar vardır. Çünkü, bir delici ucun verimini etkileyen pek çok faktör vardır. Bu nedenle, bu çalışmada bulunan sonuçlar, kesici kafa tasarımlarında, kör yada keskin tip kesici uç araştırmaları gibi araştırmalara rehber olma niteliği taşımaktadır.
Özet (Çeviri)
It is believed that cutting tool technology and its development will determine the expectations and future of mechanical rock excavation. Understanding the fracture mechanics of a rock under a cutting tool will be the main guide to create beneficial machine designs. In general, there are two types of cutting tools in mechanical rock cutting; drag picks and indenters. The aim of this study is to investigate the effects of various indenter profiles on stress distribution and crack propagation in rock. Analyzing the rock/tool interaction in respect of different indenter shapes will be the key point for better understanding rock cutting mechanism by a cutting tool.In this thesis, all rock/tool interactions in terms of stress distributions and crack patterns created by four type indenter profiles; flat, spherical, bevel and conical profiles, in rock were analysed by FRANC2D (Fracture Analysis Code), one of the finite element analysis programs.Numerical analyses results showed that both stress distribution and crack propagation in rock under an indenter depends on indenter profiles. According to the results, conical indenter produced the highest tensile and shear stresses at the tip of the indenter. Bevel indenter produced the second biggest tensile stress concentration in rock near both corners of indenter. Spherical indenter showed the lowest tensile stress concentration around the indenter profile.After the stress distribution analyses, crack initiation and propagation analyses with FRANC2D were employed. According to the observed results, the longest crack was produced with the bevel and conical indenters. The shorter cracks were produced with flat and spherical indenters. In general, main cracks under flat and spherical indenters are shallower than the main cracks under bevel and conical indenter profiles.This thesis successfully showed that results of numerical analyses of rock indentation mechanism with FRANC2D are in good agreement with past experimental results of rock indentation. Here, it is necessary to state that this study does not inference about the most efficient indenter profile. Determination of the efficient cutting tool types can not be done just using numerical and/or experimental studies, because, there are many factors affecting the efficiency of cutters in mining machinery area. Therefore, the results can be a good guide to cutting head design researches, blunt and sharp type cutting tools researches etc.
Benzer Tezler
- A review and evaluation of development in exploration, production, reserves estimation, and research efforts for shale gas and oil
Şeyl gazı ve petrolü için arama, üretim, rezerv kestirimive araştırma çalışmalarının incelenmesi ve değerlendirilmesi
OSMAN MOHAMMED
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPetrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. İBRAHİM METİN MIHÇAKAN
- Mini-disk keskili bomlu kazı makinelerinin stabilite analizi
Stability analysis of a mini-disc equipped boom type tunneling machine
CEMALETTİN ERDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖMÜR ACAROĞLU ERGÜN
- Assessment of twin tunnel induced ground deformation by empirical and numerical analyses (Eurasia Tunnel: NATM part, İstanbul, Turkey)
Sayısal ve ampirik analizler yardımıyla ikiz tünel kaynaklı zemin deformasyonlarının değerlendirilmesi (Avrasya Tüneli, NATM kısmı, İstanbul, Türkiye)
EBRU AĞBAY
Doktora
İngilizce
2019
Jeoloji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TAMER TOPAL
- Kaya dolgu yapılar ve kaya dolgulardaki son gelişmeler
Advances in rockfill structures
EKREM GENCO GÜNAY
- The fracability evaluation of Dadaş shale in Southeastern Turkey based on its geomechanical properties
Güneydoğu Türkiye'deki Dadaş şeylinin jeomekanik özelliklerine göre çatlatılabilirlik değerlendirmesi
OĞUZ CİHANER
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Petrol ve Doğal Gaz MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiPetrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BETÜL YILDIRIM