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
- Tez No: 285633
- Danışmanlar: DOÇ. DR. LEVENT TUTLUOĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Maden Mühendisliği ve Madencilik, Mining Engineering and Mining
- Anahtar Kelimeler: Makaslama Modu Çatlak Tokluğu, Gerilme Şiddeti Faktörü, Kayaç Çatlakları, Düz Çentikli Disk Eğme, Shear Mode Fracture Toughness, Stress Intensity Factor, Rock Fracture, Straight Notched Disc Bending
- Yıl: 2011
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Maden Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 154
Özet
Çatlak tokluğu, kayaçları parçalama ve çatlatma uygulamalarında önemli bir kayaç özelliğidir. Silindirik kayaç karotları ile yapılan açılma modu (mod I) ve makaslama modu (mod II) çatlak tokluğu deneyleri kuram ve uygulamaları halen gelişim aşamasındadır. Bu çalışmada yeni dairesel plaka tipi deney numuneleri, kayaç karotlarında mod II çatlak tokluğu denemeleri için kullanılmıştır. Bu yeni yöntemde numune geometrisi üç noktadan eğme altında kenardan düz çentikli disk (SNDB) olarak adlandırılmıştır. Bu yeni geometriye sahip numunelerle yapılan deneylere ait sonuçlar, mod II çatlak tokluğu için yaygın kullanılan deneylerle kıyaslanmıştır.Numune geometrisi ABAQUS programı kullanılarak modellenmiş ve mod II gerilme şiddet faktörü yine aynı program kullanılarak hesaplanmıştır. Bu çalışmada kıyaslama amacı ile iki farklı kaya tipi belirlenmiş ve yaygın kullanılan metodlarla çalışılmıştır. Ankara andeziti ve Afyon mermeri karot numuneleri doğrudan basmaya maruz bırakılarak V-tipi çentikli Brazilyan disk ve düz çentikli Brazilyan disk, üç noktadan eğme altında yarı dairesel eğilme ve düz çentikli disk numuneleri ile test edilmiştir. Bütün deney grupları için numune çapı 7.5 cm ile 12.5 cm arasında olup, çentik uzunluğu 1.5 cm ile 2.6 cm arasında değişmektedir.Numune kalınlığının mode II çatlak tokluğu üzerindeki etkisi üç farklı yöntemle araştırılmıştır. Çatlak tokluğu değeri her üç yöntem için kalınlık artsa da sabit kalmıştır. Düz çentikli Brazilyan disk yöntemi ile Ankara andezitinin ve Afyon mermerinin çatlak tokluğu değerleri sırası ile 0.99 MPa?m and 0.86 MPa?m olmuştur. Bu değerler yarı dairesel eğilme yönteminde andezit için 0.43 MPa?m, mermer için 0.46 MPa?m olarak hesaplanmıştır. Her iki eğilme yönteminin sonuçları karşılaştırıldığında ise düz çentikli disk yönteminin yarı dairesel eğilme yöntemine göre daha yüksek KIIc değeri (andezit için 0.61 MPa?m ve mermer için 0.62 MPa?m) verdiği saptanmıştır.
Özet (Çeviri)
Fracture toughness is an important rock property for rock fracturing and fragmentation applications. Theory and practice of opening mode (mode I) and shearing mode (mode II) fracture toughness tests are still in a developing stage for the cylindrical rock cores. A new circular plate type test specimen is used for mode II fracture toughness testing on rock cores. This involves a straight edge notched circular plate type core disc geometry under three-point bending load; new method and its associated specimen geometry is referred as straight edge notched disc bend (SNDB) specimen under three-point bending. Mode II fracture toughness results of the tests with this new geometry were compared to the results of the tests commonly employed for mode II fracture toughness testing.Specimen geometries were modeled and mode II stress intensity factors were computed by finite element modeling using ABAQUS program. For comparison purposes, mode II or shearing mode fracture toughness KIIc of two different rock types were determined by different testing methods commonly employed in recent practice. Core specimens of Ankara andesite and Afyon marble rock types weretested with cracked chevron notched Brazilian disc and cracked straight through Brazilian disc specimens under Brazilian type loading, semi-circular bend specimen and straight edge notched disc bending specimen geometries under three-point bending.For all testing groups, cylindrical cores with diameters varying from 7.5 cm to 12.5 cm were prepared with notch lengths changing from 1.5 cm to 2.6 cm.Effect of specimen thickness on mode II fracture toughness was investigated for three different testing methods. Fracture toughness values remained constant when thickness of the specimens was increased for cracked straight through Brazilian disc, semi-circular bend and straight notched disc bend methods. For cracked straight through Brazilian disc method KIIc values of Ankara andesite and Afyon marble were 0.99 MPa?m and 0.86 MPa?m, respectively. Mode II fracture toughness with semi-circular bend specimen was 0.43 MPa?m for andesite and 0.46 MPa?m for marble. When the results of the two three-point bending type tests were compared straight notched disc under three-point bending resulted in higher KIIc values (0.61 MPa?m for andesite and 0.62 MPa?m for marble) than the results found by semi-circular bend tests.
Benzer Tezler
- Shear mode fracture toughness of rock with different core-based specimen geometries
Çeşitli karot bazlı kaya numune geometrilerinin makaslama modu çatlak toklukları
KIVANÇ HET
Doktora
İngilizce
2014
Maden Mühendisliği ve MadencilikOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. LEVEND TUTLUOĞLU
- Investigation of fracture toughness with four point asymmetric bending on rectangular rock specimens
Dörtgen kesitli kaya numunelerinin çatlak tokluğunun dört nokta asimetrik eğilme deneyi ile araştırılması
UĞUR ALKAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Maden Mühendisliği ve MadencilikOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEVEND TUTLUOĞLU
- 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
- Jeolojik süreksizliklerin keskilerin kesme performansı üzerine etkisinin araştıılması
Başlık çevirisi yok
CEMAL BALCI
Yüksek Lisans
Türkçe
1996
Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. NUH BİLGİN
- Anizotrop cisimlerde yer değiştirme sürekliliği yöntemi
Başlık çevirisi yok
BAHATTİN KİMENÇE
Doktora
Türkçe
1997
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. M. ERTAÇ ERGÜVEN