مروری بر روش های همگن سازی برای لحاظ اندرکنش ریزترکها در مدل های خرابی ریزمکانیکی

در دهه های اخیر مدل های پدیدارشناسانه برای مطالعه خرابی مواد سنگی توسط محققین متعددی بکار برده شده است. اغلب مدل های پدیدارشناسانه از اصول ترمودینامیک برگشت ناپذیر استفاده می کنند. در این مدل ها، پارامتر خرابی بصورت تابعی از متغیرهای داخلی (کرنش پلاستیک، متغیر خرابی، متغیر سخت شوندگی پلاستیک و ...) می باشد. مدل های خرابی پدیدارشناسانه فیزیک واقعی فرآیند خرابی در مواد شکننده را در نظر نمی گیرد و از این رو نقش پارامترهایی از قبیل فاکتور شدت تنش در نوک ترک، چغرمگی و فرآیند جوانه زنی ترک های بال دار در نظر گرفته نمی شود، به همین جهت فرآیند رشد و انباشته شدن خرابی با مدل های پدیدارشناسانه قابل بیان نمی باشد. مدل های خرابی ریزمکانیکی بعنوان روش های نوین برای در نظرگرفتن فیزیک مساله در خصوص فعال شدن و رشد ریزترک ها (جوانه زنی ترک های بال دار) هستند. با توجه به اینکه مواد سنگی توزیع مختلفی از ریزترک های اولیه از نظر اندازه و جهت دارند، لذا تحت بارگذاری دینامیکی همه ریزترک های ذاتی موجود در مواد سنگی فعال شده و رشد پیدا می کنند. به همین جهت اندرکنش ریزترک های ذاتی نقش مهمی در میزان خرابی انباشته شده در مواد سنگی دارد. روش های همگن سازی متعددی از قبیل (Dilute) و (MT) و (SCS) و (PCW) برای محاسبه پارامترهای معادل مکانیکی به کار برده می شوند. یکی از پارامترهای مهم که در مدل های خرابی ریزمکانیکی تحت بارگذاری خرابی در نظر گرفته نشده است، تغییرشکل های بازگشت ناپذیر در اثر اصطکاک لغزشی سطوح ریزترک ها می باشد. انتشار امواج حاصل از انفجار در معادن و فضاهای زیرزمینی تاثیر مهمی در پایداری تاسیسات مجاور و گسترش زون خرابی دارد. یکی از موضوعات مهم در معادن بزرگ بررسی و مطالعه تاثیر انفجار بر لرزش و خرابی ایجادشده در سازه های سنگی احداث شده می باشد. البته انتشار امواج مخرب حاصل از انفجار در یک یا چند پله معدن می تواند پایداری پله های دیگر معدن را نیز تحت تاثیر قرار دهد. یک مدل رفتاری خرابی ریزمکانیکی جامع می تواند میزان گسترش زون خرابی حاصل از انفجار را به خوبی پیش بینی نماید. بنابراین با توسعه یک مدل خرابی ریزمکانیکی جدید می توان تغییر شکل های بازگشت ناپذیر و خرابی انباشته شده در مواد سنگی را به ازای نرخ های مختلف بارگذاری دینامیکی بصورت توامان در نظر گرفت. همچنین از روش های همگن سازی می توان برای محاسبه پارامترهای معادل مکانیکی و فاکتور شدت تنش استفاده کرد. بعد از توسعه مدل ریزمکانیکی خرابی جدید می توان مقاومت مواد سنگی و میزان خرابی انباشته شده به ازای نرخ های مختلفی بارگذاری دینامیکی پیش بینی نمود و تاثیر گسترش زون خرابی را روی پایداری سازه های سنگی در ناحیه میدان دور بررسی کرد.

Keywords:

مدل خراب ریزمکانیکی , بارگذاری دینامیکی , همگن سازی