بررسی روند شکست مصالح ترد با استفاده از پارامترهای روش انتشار آوایی

نوع مقاله: مقاله علمی- ترویجی

نویسندگان

1 دانشگاه تربیت مدرس

2 فارغ التحصیل بخش معدن دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

رفتار مصالح تردی چون سنگ و بتن به‌دلیل وجود ریزترک‌ها همواره تحت تأثیر می‌باشد و در روند بارگذاری استاتیکی و دینامیکی برخلاف نظریه‌های شکست، رفتارهایی از خود نشان می‌دهند. لذا بررسی مکانیک شکست در این‌گونه مصالح به‌منظور بررسی سازه مهم می‌باشد. در این مقاله رفتارنگاری شکست بتن به‌عنوان یک سنگ مصنوعی به تشریح روش انتشار آوایی بررسی شده است. برای این منظور، نمونه‌های استوانه‌ای و مکعب مستطیلی بتن با یک طرح اختلاط سیمان و آب به‌منظور تولید نمونة همگن و ایزوتروپ ساخته شد. از نمونه‌های استوانه‌ای بر اساس استاندارد ISRM مقاومت تک‌محوره و برزیلی تعیین شد. با استفاده از روش تحلیلی پارامترهای مختلف امواج آوایی به‌دست آمده به بررسی شکست نمونه‌های مکعب مستطیلی ترکدار تحت آزمایش خمش سه‌نقطه‌ای پرداخته شد. با استفاده از تغییرات این پارامترها مواردی چون آغاز روند ایجاد ریزترک، توسعة ناحیة شکست و ترکیب ریزترک‌ها مشخص شد. با روش انتشار آوایی می‌توان رفتارنگاری مراحل نهایی شکست از شکل‌گیری ترک اصلی و رشد آن تا گسیختگی نهایی را برداشت و شناسایی کرد. از نتایج تحقیق اینکه تغییرات پارامترهای انرژی آزادشده و انرژی آزادشده در لحظة شکست مشخص نمود که بیشترین میزان انرژی آزادشده در لحظة شکست بوده و انرژی بعد از شکست اولیه به‌مراتب کمتر از انرژی لحظة شکست اولیه است که نشان‌دهندة رشد ترک اصلی به‌واسطة وجود ریزترک‌های موجود در نمونه بوده که مطابق با معیارهای انرژی شکست می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Rao, G., C. Murthy, N. Raju. “Characterization of micro and macro cracks in rocks by acoustic emission.” Acoust. Emiss. Stand., 1999, pp. 141–155.

[2] Lawn, B., Fracture of Brittle Solids, Cambridge University, 1993.

[3] Lockner, D. “The role of acoustic emission in the study of rock fracture.” Int. J. Rock Mech. Min., Vol. 30, No. 7, 1993, pp. 883-889.

[4] Dai, Q., K. Ng, J. Zhou, E. L. Kreiger, T. M. Ahlborn. “Damage investigation of single-edge notched beam tests with normal strength concrete and ultra high performance concrete specimens using acoustic emission techniques.” Constr. Build. Mater., Vol. 31, 2012, pp. 231-242.

[5] Ohno, K., M. Ohtsu. “Crack classification in concrete based on acoustic emission.” Constr. Build. Mater., Vol. 24, No. 12, 2010, pp. 2339-2346.

[6] Aggelis, D. G., D. V. Soulioti, N. M. Barkoula, A. S. Paipetis, T. E. Matikas. “Influence of fiber chemical coating on the acoustic emission behavior of steel fiber reinforced concrete.” Cem. Concr. Compos., Vol. 34, No. 1, 2012, pp. 62-67.

[7] Soulioti, D., N. M. Barkoula, A. Paipetis, T. E. Matikas, T. Shiotani, D. G. Aggelis. “Acoustic emission behavior of steel fibre reinforced concrete under bending.” Constr. Build. Mater., Vol. 23, No. 12, 2009, pp. 3532-3536.

[8] Aggelis, D. G. “Classification of cracking mode in concrete by acoustic emission parameters.” Mech. Res. Commun., Vol. 38, No. 3, 2011, pp. 153-157.

[9] Ulusay, R., J. A. Hudson. “The blue book; the complete ISRM suggested methods for rock characterization, testing and monitoring: 1974-2006.” Comm. Test. methods ISRM. Int. Soc. Rock Mech. (ISRM), Turkish Natl. Group, Ankara, Turkey, 2007.