Características dinámicas de fallo de arenisca que contiene diferentes ángulos de defectos de grietas preexistentes
Autores: Zhou, Hou-You; Liu, Dian-Shu; Gao, Zheng-Hua; Chi, En-An; Rao, Jun-Ying; Hu, Tao
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Características dinámicas de fallo de arenisca que contiene diferentes ángulos de defectos de grietas preexistentes
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Fractura
Desestabilización de rocas
Arenisca
ángulos de inclinación de grietas
Barra de presión Split Hopkinson
Modelo RHT
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 28
Citaciones: Sin citaciones
La fractura dentro de la roca es uno de los principales factores que lleva a la desestabilización de la roca y tiene un efecto significativo en la estabilidad del proyecto. En este estudio, la arenisca se utiliza como objetivo de investigación, se prefabrican especímenes con ángulos de inclinación de grietas de 0 grados, 30 grados, 45 grados, 60 grados y 90 grados, y se lleva a cabo la prueba de impacto de barra de presión de Hopkinson dividida (SHPB) de la arenisca con grietas basada en tecnología de reconocimiento de imagen digital para explorar las características de daño dinámico de los especímenes con cinco ángulos. Los parámetros mecánicos básicos de la arenisca se prueban para determinar los parámetros intrínsecos del modelo RHT, y se establece el modelo RHT computacional numérico de la arenisca que contiene defectos de grietas, que se verifica en comparación con la prueba para analizar la validez del modelo. Finalmente, se llevan a cabo las características de falla del modelo numérico bajo estrés inicial. El estudio muestra lo siguiente: con el aumento del ángulo de fractura, la resistencia a la compresión dinámica y el módulo de deformación se distribuyen en forma de V inclinada, y el ángulo de inclinación de 45 grados es el más pequeño. La velocidad de deformación y la tasa de disipación de energía se distribuyen en forma de N inclinada, y el ángulo de inclinación de 45 grados es el más grande. La transmitancia muestra una tendencia decreciente, que es opuesta al patrón de reflectividad. El ángulo de la grieta determina la ubicación y dirección de la grieta inicial, lo cual afecta al modo de falla. Además, se obtienen los parámetros del modelo constitutivo RHT adecuados para la arenisca, y los patrones de daño y resistencia del modelo RHT establecido son altamente consistentes con los resultados de las pruebas de laboratorio. La gama de daño de los modelos numéricos para defectos de grietas con diferentes ángulos de inclinación está negativamente correlacionada con los valores de presión de confinamiento y positivamente correlacionada con los valores de presión axial. Las zonas de daño están distribuidas simétricamente aproximadamente perpendicular a la dirección de las grietas, y la presión de confinamiento tiene un papel contribuyente en el pico de los esfuerzos del elemento; sin embargo, la compresión axial no tiene contribución en el pico de los esfuerzos del elemento.
Descripción
La fractura dentro de la roca es uno de los principales factores que lleva a la desestabilización de la roca y tiene un efecto significativo en la estabilidad del proyecto. En este estudio, la arenisca se utiliza como objetivo de investigación, se prefabrican especímenes con ángulos de inclinación de grietas de 0 grados, 30 grados, 45 grados, 60 grados y 90 grados, y se lleva a cabo la prueba de impacto de barra de presión de Hopkinson dividida (SHPB) de la arenisca con grietas basada en tecnología de reconocimiento de imagen digital para explorar las características de daño dinámico de los especímenes con cinco ángulos. Los parámetros mecánicos básicos de la arenisca se prueban para determinar los parámetros intrínsecos del modelo RHT, y se establece el modelo RHT computacional numérico de la arenisca que contiene defectos de grietas, que se verifica en comparación con la prueba para analizar la validez del modelo. Finalmente, se llevan a cabo las características de falla del modelo numérico bajo estrés inicial. El estudio muestra lo siguiente: con el aumento del ángulo de fractura, la resistencia a la compresión dinámica y el módulo de deformación se distribuyen en forma de V inclinada, y el ángulo de inclinación de 45 grados es el más pequeño. La velocidad de deformación y la tasa de disipación de energía se distribuyen en forma de N inclinada, y el ángulo de inclinación de 45 grados es el más grande. La transmitancia muestra una tendencia decreciente, que es opuesta al patrón de reflectividad. El ángulo de la grieta determina la ubicación y dirección de la grieta inicial, lo cual afecta al modo de falla. Además, se obtienen los parámetros del modelo constitutivo RHT adecuados para la arenisca, y los patrones de daño y resistencia del modelo RHT establecido son altamente consistentes con los resultados de las pruebas de laboratorio. La gama de daño de los modelos numéricos para defectos de grietas con diferentes ángulos de inclinación está negativamente correlacionada con los valores de presión de confinamiento y positivamente correlacionada con los valores de presión axial. Las zonas de daño están distribuidas simétricamente aproximadamente perpendicular a la dirección de las grietas, y la presión de confinamiento tiene un papel contribuyente en el pico de los esfuerzos del elemento; sin embargo, la compresión axial no tiene contribución en el pico de los esfuerzos del elemento.