بررسی شکست نمونه های سنگی دارای شیار u شکل با استفاده از معیار تنش محیطی اصلاح شده (mts-fem) تحت مود یک

در این مقاله به بررسی شکست نمونه های سنگی دارای شیار u شکل تحت بارگذاری مود یک خالص با استفاده از یک معیار جدید پرداخته می‌شود. معیار پیشنهادی بر پایه معیار بیشینه تنش محیطی (mts) استوار می‌باشد. بر اساس معیار mts، شروع شکست هنگامی اتفاق میافتد که میزان بیشینه تنش محیطی در شعاع بحرانی از نوک شیار به مقدار بحرانی خود برسد. با توجه به بزرگ بودن شعاع بحرانی در نمونه های سنگی، معیار بیشینه تنش محیطیِ کلاسیک که فقط جملات اول یا تکین از بسط سری تنش را مورد توجه قرار می‌دهد، نمی‌تواند توصیف صحیح و دقیقی از شروع شکست ارائه نماید. بنابراین، از تحلیل اجزای محدود برای محاسبه‌ی دقیق‌تر تنش در روش پیشنهادی استفاده شده است. به منظور ارزیابی روش پیشنهادی که روش mts-fem نامیده می‌شود، از داده‌های آزمایشگاهی ارائه شده در تحلیل نمونه‌های خمش چهار نقطهای با شیار u شکل لبه‌ای، تحت بارگذاری مود i خالص که در مقالات علمی گزارش شده است، استفاده می‌گردد. نتایج حاصل از ارزیابی‌ها نشان می‌دهد که معیار mts-fem نه تنها نسبت به معیار mts از دقت بهتری برخوردار است، بلکه می‌تواند نتایج آزمایشگاهی را با دقت خوبی (زیر 13%) پیش‌بینی نماید.

MODE I FRACTURE ASSESSMENT OF UNOTCHED ROCK SPECIMENS USING MTSFEM CRITERION

In this paper, the fracture behavior of Unotched rock specimens under pure mode I loading has been investigated by means of a new criterion. The proposed approach is based on the maximum tangential stress (MTS) criterion which states that the onset of fracture takes place when the maximum tangential stress at the critical distance from the notch border attains a critical value. Due to the relatively large critical distance in quasibrittle materials such as rock, the classical MTS criterion which considers only the first or singular terms of the stress series expansion around the notch border cannot provide an accurate estimation for the onset of fracture in rocktype notched samples. Therefore, it is proposed in this paper that the tangential stress component is determined directly form finite element (FE) analysis. Since the proposed approach is a combination of MTS criterion and the FE method, it is named the MTSFEM criterion. In order to evaluate the MTSFEM criterion, the experimental results reported in the previous studies for Unotched samples were employed. The comparison between the fracture loads predicted by MTS and MTSFEM criteria and those reported in the previous studies revealed that the MTSFEM criterion not only can provide more accurate estimates than the MTS criterion, but also in good agreements with the experimental results (less than 13%).