مدلسازی عددی شکست در مصالح دانهای ترد با شکل هندسی منظم تحت شرایط بارگذاری محصور شده
General Material Designation
[پایاننامه]
Parallel Title Proper
Numerical modeling of breakage of brittle granular materials under confined loading condition
First Statement of Responsibility
/وحید ملکی
.PUBLICATION, DISTRIBUTION, ETC
Name of Publisher, Distributor, etc.
: مهندسی عمران
Date of Publication, Distribution, etc.
، ۱۳۹۷
PHYSICAL DESCRIPTION
Specific Material Designation and Extent of Item
۱۳۱ص.
Other Physical Details
:
GENERAL NOTES
Text of Note
زبان: فارسی
Text of Note
زبان چکیده: فارسی
NOTES PERTAINING TO PUBLICATION, DISTRIBUTION, ETC.
Text of Note
چاپی - الکترونیکی
NOTES PERTAINING TO PHYSICAL DESCRIPTION
Text of Note
مصور، جدول، نمودار
DISSERTATION (THESIS) NOTE
Dissertation or thesis details and type of degree
کارشناسی ارشد
Discipline of degree
مهندسی عمران- ژئوتکنیک
Date of degree
۱۳۹۷/۱۱/۰۱
Body granting the degree
صنعتی سهند
SUMMARY OR ABSTRACT
Text of Note
در سازههایی همانند سدهای سنگریزهای که از مصالح دانهای تشکیل شدهاند، ذرات تحتانی تحت اثر نیروی وزن ذرات فوقانی در معرض شکسته شدن قرار میگیرند .با شکسته شدن ذرات، دانهبندی تغییر کرده و موجب تغییر در خصوصیات فیزیکی و مکانیکی مصالح میشود که موجب تغییر رفتار هیدرولیکی و مکانیکی سد میشود .بنابراین لازم است جهت پیشبینی و کنترل اینگونه تغییرات، شناختی از نحوه و مقدار شکست مصالح دانهای و عوامل تاثیرگذار بر این پدیده داشته باشیم .از راههای بررسی پدیده شکست، استفاده از آزمونهای آزمایشگاهی و مدلسازی عددی میباشد .اهمیت مدلسازی عددی بدلیل محدودیتی که در آزمونهای آزمایشگاهی از لحاظ اندازه و شکل ذرات مورد استفاده، تأمین شرایط اولیه انجام آزمایشات و محدودیت بارگذاری وجود دارد، دوچندان میشود .در این تحقیق مدلسازی عددی شکست مصالح دانهای با شکل هندسی مکعبی و استوانهای در دو اندازه مختلف( نوع A و نوع B) به صورت ترکدار و بدون ترک انجام شده و با نتایج حاصل از آزمونهای آزمایشگاهی سایر محققین مقایسه شده است و در ادامه مدل عددی برای بررسی شکست در حالت ترکیب سنگدانههای ترکدار و بدون ترک و ترکیب سنگدانههای مکعبی و استوانهای گسترش داده شده است .جهت به دست آوردن مشخصات مکانیکی و فیزیکی مصالح از جمله مقاومت، رفتار سنگدانهها تحت بارگذاری تکمحوری و زاویه اصطکاک بین سنگدانهها، در قالب گروه تحقیقاتی مکانیک شکست اقدام به ساخت نمونهها و انجام آزمایش بر روی آنها شده است .مدلسازی با استفاده از نرمافزار PFC ۳ Dکه بر مبنای المان گسسته است انجام گرفته است .نتایج بیانگر این است که سنگدانهها دارای رفتار غیرخطی هستند و با افزایش مقدار بار، میزان شکست افزایش یافته و منحنی دانهبندی به سمت ریزدانه حرکت میکند .در نیروهای پایین سختی مدل عددی نسبت به سختی نتایج آزمایشگاهی( شیب نمودار نیرو-جابجایی) کمتر و در نیروهای بالاتر سختی مدل عددی بیشتر است .تغییرات شکست سنگدانههای B بدون ترک در سطح نیروی تقریبی ۵۵۰ کیلونیوتن و سنگدانههای ترکدار در سطح نیروی تقریبی ۵۰۰ کیلونیوتن، کمتر شده و تقریبا ثابت مانده است .مدل عددی با احتمال ۹۴ درصد با خطای ۵ درصد برای آرایش منظم سنگدانهها و برای آرایش نامنظم با احتمال ۹۱ درصد و خطای۱۰ درصد، قابلیت پیشبینی نمودار نیرو-جابجایی حاصل از آزمونهای آزمایشگاهی را دارد .برای فاکتور شکست لیو حداکثر خطای بین نتایج مدل عددی و آزمونهای آزمایشگاهی برابر با ۲۱ درصد، فاکتور شکست مارسال ۱۷ درصد، فاکتور شکست هاردین ۱۴ درصد و فاکتور شکست ایناو ۱۶ درصد است
Text of Note
In structures such as rockfill dams that composed of granular materials, inferior aggregates are exposed to breakage due to the weight of the upper layers. As the aggregates breakage, the grading curve changes and cause to change the physical and mechanical properties of the material, altering the hydraulic and mechanical behavior of the dam. Therefore, in order to predict and control such changes, we need to stude the particle breakage and the effective factors. Among the ways of studying the breakage phenomenon, is the use of laboratory tests and numerical modeling. Due to the limitations in laboratory tests in terms of the size and shape of the particles, the initial conditions for conducting experiments and the loading limit, numerical modeling is importance. In this research, numerical modeling of breakage of granular material with cylindrical and cubic shapes in two different sizes (Type A and Type B) and two crack condition (cracked and non-cracked) was done and compared with the results of other researchers laboratory tests. In the following, the numerical model is developed to investigate the breakage at the composition of cracked and non-cracked aggregates and the combination of cubic and cylindrical ones. In order to obtain mechanical and physical properties of aggregates such as strength, behavior of aggregates under uniaxial loading and angle of friction between aggregates, a fracture mechanics research team was made the samples and tested on aggregates. Modeling was performed using PFC 3D software based on discrete elements. The results show that the aggregates have nonlinear behavior and as the load increases, the breakage increases and the aggregates become finer. At low forces the numerical model hardness is lower than the experimental hardness (Force-displacement diagram slope) and at higher forces numerical model hardness is higher. The breakage values of the type B-cracked and non-cracked aggregates remain constant at the force level of 500 kN and 550 kN respectively. Numerical model with the probability of 94 and error of 5 for regular arrangement and the probability of 91 and error of 10 for irregular arrangement can predict the force-displacement diagram that obtained from laboratory tests. The maximum error between the numerical model results and the laboratory tests if 21 for the Liu breakage factor, 17 for the Marsal breakage factor, 14 for the Hardin fracture factor and 16 for the Einav breakage factor.
ba
PARALLEL TITLE PROPER
Parallel Title
Numerical modeling of breakage of brittle granular materials under confined loading condition