بررسی تاثیر زاویه‌داری سرمته pdc بر مکانیزم شکست نمونه‌ شبه سنگی بصورت آزمایشگاهی و عددی

در این مقاله با استفاده از مطالعات آزمایشگاهی و شبیه‌سازی عددی، تاثیر زاویه‌داری سرمته pdc بر مکانیزم شکست نمونه‌های شبه سنگی بررسی شده است. به این منظور، سه جفت سرمته pdc با زاویه برنده صفر، 30 و 60 درجه ساخته شد. 9 نمونه شبه سنگی گچ با ابعاد cm5* cm11 *cm14 آماده‌سازی شد. نسبت گچ به آب، 2 در نظر گرفته شد. برای هر زاویه‌داری سرمته، 3 نمونه گچ تحت آزمایش قرار گرفت. نمونه گچ بالای سرمته‌ها نصب شده و مجموعه‌ها تحت آزمایش تک محوره قرار گرفتند. نرخ بارگذاری mm/min  0.05 است. همزمان با تست‌های آزمایشگاهی، شبیه‌سازی عددی به وسیله نرم‌افزار کد جریان ذره انجام شد. به این ترتیب که ابتدا نرم‌افزار pfc برای گچ کالیبره شد. در مرحله دوم، مدل عددی با ابعاد  cm11 *cm14 آماده شد، سپس هفت جفت سرمته با زاویه‌داری، صفر، 15، 30، 45 و 60 درجه شبیه‌سازی شد و در قسمت تحتانی مدل عددی قرار گرفت. سرمته‌ها با نرخ mm/sec  0.01 به سمت مدل حرکت کرده و باعث شکست مدل می‌شود. نتایج نشان می‌دهد که الگوی شکست نمونه‌ها تابع زاویه‌داری سرمته است. همچنین مقاومت نمونه‌ها توسط الگوی شکست نمونه‌ها کنترل می‌شود. با افزایش زاویه‌داری نمونه، نیروی شکست کاهش می‌یابد. بیشترین نیروی شکست مربوط به زاویه داری صفردرجه و کمترین نیروی شکست مربوط به زاویه‌داری 60 درجه است. الگوی شکست مدل‌های عددی و نمونه‌های آزمایشگاهی یکسان است.

Influence of Pdc Cutter Angle on the Failure Mechanism of Rock Like Material Using Experimental Test and Numerical Simulation

In this paper, the effect of PDC cutter angle on the failure mechanism of rock like materials was investigated using experimental test and numerical simulation. For this purpose, three PDC cutter with different angle were built, i.e. 0°, 30° and 60°. Nine gypsum sample with dimension of 14cm*11cm*5cm were prepared. The ratio of gypsum to water was equal to 2. For each PDC angle, three similar gypsum blocks were tested. The blocks were situated above the PDC cutters and these assemblies were fixed in Uniaxial test machine. The loading rate was 0.05 mm/min. concurrent with experimental test, numerical simulation was performed using particle flow code in two dimension. Firstly calibration of PFC was done using experimental results. Secondly, numerical model with dimension of 14cm*11cm was prepared. Then, five PDC cutter angles were built, i.e. 0°, 15°, 30°, 45° and 60°. These cutters were situated at lower part of the model and move in positive side of y direction by rate of 0.01 mm/min. the results show that failure patterns were affected by PDC angle. Also maximum failure load was controlled by failure pattern. The maximum failure load was decreased by increasing the PDC cutter angle. The maximum failure load was related to angle of 0. The minimum failure load was related to angle of 60. The experimental results were similar to numerical simulations out puts.