شبیه سازی عددی تاثیر زاویه داری درزه و فاصله داری درزه از سینه کار بر مکانیزم شکست ناحیه زیرین برندهtbm

در این مقاله تاثیر زاویه‌داری، فاصله‌داری درزه و چسبندگی سطح درزه بر مکانیزم شکست ناحیه زیرین برنده tbm به وسیله مدلسازی عددی  pfcمورد بررسی قرار می‌گیرد. در ابتدا مدل عددی کالیبره می‌گردد. به این ترتیب که آزمون‌های آزمایشگاهی تک محوره و برزیلی روی نمونه‌های با ابعاد nx انجام می‌شود. این آزمایش‌ها با روش عددی نیز شبیه‌سازی می‌شود و میکروپارامترهای مدل عددی با سعی و خطا به گونه‌ای تعیین می‌شود که رفتار مکانیکی نمونه آزمایشگاهی و مدل عددی یکسان گردد. بعد از کالیبراسیون، مدل عددی با ابعاد 10×11 سانتی‌متر حاوی درزه آماده‌سازی شده است. مدل‌ها یک درزه ممتد با زاویه‌داری°0، °15، °30، °45، °60، °75 و °90 دارند که فاصله این درزه‌ها از سینه‌کار  1،  5/2 و  4 سانتی‌متر است. سه مقدار متفاوت mpa 2/0، mpa 45/0 و mpa 75/0 برای چسبندگی درزه لحاظ گردید. یک برنده u شکل به شعاع 1 سانتی‌متر در تماس با سینه‌کار قرار می‌گیرد و بار محوری را عمود بر سینه‌کار وارد می‌کند. نتایج نشان می‌دهد که آرایش درزه تاثیر بسزایی بر الگوی گسترش ترک دارد. در این مقاله بار اولیه و بار ثانویه شکست معرفی می‌گردد. بار اولیه شکست باعث ایجاد اولین ترک‌ها در زیر برنده می‌شود و بار ثانویه شکست باعث رشد ترک‌های ثانویه در زیر ترک‌های اولیه می‌شود. در شروع دندانه‌گذاری مقدار بار اولیه شکست ماکزیمم است. با ادامه بارگذاری مقدار نیرو افت می‌کند و به مقدار تقریبا ثابت و یا بار ثانویه شکست می‌رسد. آرایش درزه تاثیر مهمی بر بار اولیه و ثانویه شکست دارد. همچنین نتایج نشان می‌دهد که خواص برشی درزه تاثیر بسزایی بر نیروی ثانویه شکست دارد به گونه‌ای که با افزایش خواص برشی، نیروی ثانویه شکست افزایش می‌یابد ولی نیروی اولیه شکست همواره ثابت است.

Numerical Simulation of the Effect of Joint Angle and Joint Distance from Tbm’s Disc on the Rock Fragmentation

In this paper, the influences of joint angle and joint spacing on the rock fragmentation have been investigated using Particle Flow Code in two dimensions (PFC2D). Firstly calibration of PFC has been done using proper micro parameters. For this purpose, both of the Uniaxial test and Brazilian test have been done on the NX samples. These tests were simulated by numerical method and then the proper micro parameters have been chosen by try and error. After calibration, 21 models with dimension of 11cm ×10 cm consisting one joint have been prepared. The joint angels were 0°, 15°, 30°, 45°, 60°, 75°, and 90°. The joint distances from cutter were 1cm, 2.5 cm and 4cm. Shear properties of joints have been determined using simulation of direct shear test on the modeled joints. One u shape cutter with diameter of 2 cm was in contact to the model surface. Axial force was applied to the model trough cutter.  The results show that both of the joint angle and joint spacing have important effect on the failure pattern and final failure load.