بررسی رفتار شکست مود ii خالص قطعات سنگی دارای شیار u شکل با استفاده از یک قطعه ی مستطیلی

شکاف‌ها که به عنوان یک افزایش دهنده تنش عمل می‌کنند، جزو ذات اصلی توده های سنگی هستند و وجود این ناپیوستگی‌های هندسی باعث کاهش شدید بارپذیری سنگ‌ها می‌گردد. برخی از این شکاف‌ها که به صورت طبیعی و یا مصنوعی در توده‌های سنگی ایجاد می‌شوند، را می‌توان به صورت شیار u شکل در نظر گرفت. وجود شیار u شکل نیز با تمرکز تنش همراه است که این امر شکست توده‌های سنگی را تحت الشعاع قرار می‌دهد. بنابراین بررسی شکست توده‌های سنگی دارای شیار u شکل یکی از موضوعات مهم در حوزه مکانیک سنگ می‌باشد. در این مقاله، شکست مواد سنگی دارای شیار u شکل، تحت بارگذاری مود ii خالص بررسی می‌شود. برای این منظور، ابتدائاً، قطعات مستطیلی دارای شیار u شکل از جنس مرمریت هرسین تهیه گردیدند و تحت خمش چهار نقطه‌ای پادمتقارن آزمایش شدند. با توجه به صفر شدن ضریب شدت تنش شیارِ مود i می‌توان گفت که شرایط مود ii خالص در این قطعه ایجاد می-شود. سپس با استفاده از دو معیار تنش پایه که نسبتاً ساده هستند، سعی می‌گردد تا نتایج آزمایشگاهی تخمین زده شود. نتایج ارزیابی‌‌ها حاکی از آن است که معیارهای مذکور، می‌توانند در محدوده‌ی قابل قبول مهندسی شرایط شکست قطعات سنگی شیاردار را تخمین بزنند.

fracture analysis of rock-type u-notched components using single edge u-notched beam (seunb) sample

flaws، cracks، slits and other geometrical discontinuities which play as stress raiser، are among the inherent characteristics of rock masses. due to existence of these defects، the load bearing capacity of rock masses reduces significantly. thus، the fracture of rock masses containing geometrical discontinuities should be assessed. some of slits on the rock components can be considered as a u-shaped notch and therefore، the assessment of rock-type u-notched sample is essential. in this paper، the in-plane shear mode (pure mode ii) fracture behavior of rock part containing u-shaped notch is investigated experimentally and theoretically. since there are some problems in generating and testing the circular shaped samples، in this study، a new test configuration based on a rectangular beam is proposed. the sample investigated in this study is the single edge u-notched beam (seunb) specimen which is loaded under skew-symmetric four-point bending. determining the notch stress intensity factors (nsif) via finite element method for seunb shows that the mode i nsif is zero and hence pure mode ii is achieved. using two stress-based criteria (maximum tangential stress (mts) and mean stress (ms) criteria) utilized extensively for investigating the fracture behavior of notched samples، the critical nsif which represents the fracture resistance of notched samples، is predicted for each tested sample. the comparison between the experimental results and theoretical predictions demonstrates that both fracture criteria are able to predict the mode ii fracture resistance of rock u-notched samples in an acceptable range for practical engineering project in the field of rock mechanics.