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
- Tez No: 475046
- Danışmanlar: PROF. DR. LEVEND TUTLUOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Maden Mühendisliği ve Madencilik, Mining Engineering and Mining
- Anahtar Kelimeler: kaya kırılma testi, mod I çatlak tokluğu, düzleştirilmiş Brazilyan disk yöntemi, kırılmaya ilişkin sayısal modelleme
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 170
Özet
Kırılma mekaniğinde mod I yüklemesi çekme etkisinden açılan çatlaklar ile karakterize edilmektedir. Kaya kırılma testlerinde karot bazlı numune geometrileri zemin etüdlerindeki delme faaliyetlerinden elde edilen numunelere kolay ulaşıldığından yaygın olarak kullanılmaktadır. Üç ile dört nokta eğilme ve basma yüklemeleri kırılma tokluğu testi için önemli yükleme şeklidir. Brazilyan disk tipi geometrilerin çekme kırılmasına ilişkin boyutsal parametrelerinin araştırmasında mod I kırılma tokluğu testi için Düzleştirilmiş Brazilyan disk yöntemi kullanılmaktadır. Bu metod kolay numune hazırlama ve basit yükleme konfigürasyonu sebebiyle tercih edilmektedir. Brazilyan disk geometrisinin her iki zıt ucuda merkezden geçen belirli yükleme açılarına göre düzleştirilmiştir. Karot bazlı geometrilerin testi, henüz çatlak açılmadan gerçekleştirilebilmektedir. Düzleştirilmiş disk üzerinde basma yükü dikey çapsal hat boyunca etki etmektedir. Bu yük çekme etkisiyle merkez çizgisi boyunca çatlak oluşumunu sağlar. Sayısal modelleme merkezde başlayan çatlak oluşumuna ilişkin mod I gerilme şiddeti faktörlerini hesaplamak amacıyla yapılmaktadır. Gerilme şiddeti faktörlerini numuneye özgü geometrik parametreler cinsinden ifade etmek için parametric denklemler önerilmektedir. İyileştirilen formüller, gerilme şiddeti faktörü ile önceki çalışmalardan daha geniş bir yükleme açı aralığı arasında ilişki kurmuştur. Bu aralık, 2 derece ile 50 derece arasını kapsamaktadır. Test çalışmasında Ankara andezit ile Afyon mermer olmak üzere iki çeşit kaya tipi kullanılmıştır. Ortalama mod I çatlak tokluğu 75 mm çaplı andezit ve mermer numunelerinde 2.58±0.34 MPa√m ve 3.43±0.27 MPa√m olarak ölçülmüştür. Mod I çatlak tokluğu her iki 100 mm çaplı örnekte andezit için 3.43±0.27 MPa√m ve mermer için 3.04±0.70 MPa√m 'dir. Tokluk üzerindeki boyutsal etki, 75 mm ve 100 mm olan iki ayrı çaptaki andezit ile mermer karot numunelerini kullanarak incelenmiştir. Andezit için boyutsal etki 75 mm ve 100 mm çaplarda yüzde otuz civarında (3.34/2.58=1.29) görülmüştür.
Özet (Çeviri)
In fracture mechanics, mode I loading type is characterized by opening of cracks in tension. Considering the convenient availability samples from drilling work of the site investigations, core-based specimen geometries are commonly used in rock fracture testing. Three- or four-point bending loading and compressive loading are major loading configurations for fracture toughness testing. For the investigation of geometric parameters in tensile fracturing of Brazilian disk type geometries, Flattened Brazilian disc (FBD) method is employed for mode I fracture toughness testing. This method is chosen due to simple specimen preparation procedure and loading configuration. Brazilian disc geometry is constructed with opposite flat ends corresponding to specific loading angles from the specimen center. Testing with this core-based geometry can be conducted without pre-cracking. Disc with flattened ends is subjected to compressive loading along vertical diametric line. Compressive loading generates a centerline crack under tensile opening mode. Numerical modeling is conducted to compute mode I stress intensity factors for the centerline crack initiation. Parametric relations are proposed to express stress intensity factor in terms of the geometric entities of the samples. Improved equations established the relations between the stress intensity factor and loading angle for a wider range of loading angles than those of the previous work. The range was expanded from 2° to 50°. Two rock types as Ankara andesite and Afyon marble were included in the testing work. Average mode I fracture toughness was measured as 2.58±0.34 MPa√m and 3.43±0.27 MPa√m, respectively for 75 mm core specimens of andesite and marble. For 100 mm diameter samples, mode I toughness values were 3.34±0.15 MPa√m for andesite and 3.04±0.70 MPa√m for marble. Specimen size effect on the toughness was investigated by employing two different diameters of 75 mm and 100 mm for andesite and marble core samples. The size effect is observed to be around 30% (3.34/2.58=1.29) for andesite having 75 mm and 100 mm diameter. KEYWORDS: rock fracture testing, mode I fracture toughness, flattened Brazilian disc method, fracture numerical modelling
Benzer Tezler
- Betonun Mod I durumundaki göçmesine agrega konsantrasyonunun etkisi
Başlık çevirisi yok
A. FERHAT SARISU
- Agrega konsantrasyonunun betonun mekanik özelliklerine etkisi
Influence of aggregate volume concentration on the mechanical properties of concrete
HASAN YILDIRIM
- Eriyik yığma yöntemiyle üretilen sürekli fiber takviyeli kompozit malzemelerin darbe davranışlarının deneysel olarak incelenmesi
An experimental investigation of impact behaviour of continuous fiber reinforced composites produced by fused deposition modelling (FDM) method
MÜMİN BIYIKLIOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiBursa Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BAHATTİN KANBER
- Effect of loading span on tensile mode fracture toughness for three-point bend specimen geometries
Üç noktalı eğme örnek geometrileri için çekme modu çatlak tokluğu üzerinde destek aralık mesafesinin etkisi
CEREN KARATAŞ BATAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Maden Mühendisliği ve MadencilikOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEVEND TUTLUOĞLU
- Tekrarlı yükler etkisindeki bölme duvarların çimento esaslı tekstil kompozitlerle iyileştirme yöntemlerinin geliştirilmesi
Improving retrofitting methods for partition walls under lateral cyclic loading using cement based textile composites
DİDEM DÖNMEZ
Doktora
Türkçe
2021
Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDeprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA GENÇOĞLU