25436

بررسي اثر هندسه نمونه آزمايشگاهي بر چقرمگي شكست مود I ,II نمونه سنگ بالاست

كارشناسي ارشد

خطوط و سازه ريلي

1397

1400/05/26

دكتر شروان عطايي- دكتر محمدرضا عليها

راه آهن

سنگدانه¬هاي بالاست در خطوط راه آهن، تحت بارگذاري قطار قرار دارد و ترك¬هاي مويي سنگدانه¬ها پتانسيل رشد و ايجاد خردايش بالاست را دارد. از ديدگاه مكانيك شكست، رشد ترك زماني اتفاق مي¬افتد كه ضريب شدت تنش در نوك ترك به مقدار چقرمگي شكست مود تركيبي برسد. بنابراين ضرورت دارد، شاخص چقرمگي شكست مود تركيبي سنگدانه به عنوان يكي از آزمايش¬هاي كنترل كيفيت بالاست به نشريه 301 راه آهن اضافه شود. حال سوال اين است كه محاسبه چقرمگي شكست تركيبي مود I و II با چه شكل نمونه و چه ابعادي بهينه¬تر مي¬باشد. در اين تحقيق از نمونه سنگ معدن بالاست انجيلاوند استفاده شد. براي انجام آزمايش، از نمونه SCB و ENDB كه در آن¬ها براي رسيدن به مود تركيبي، بارگذاري به صورت نامتقارن اعمال مي¬شوند، انتخاب شدند. علت انتخاب اين قطعات: سادگي و هزينه ساخت كمتر، راحتي محاسبه چقرمگي و دستيابي آسان به مود تركيبي مي¬باشند. چهار بارگذاري مختلف اعمال شد. در مجموع 15 نمونه ENDB و 18 نمونه SCB آزمايش شد. وابستگي مقدار چقرمگي شكست به بارگذاري و هندسه استخراج شد. با محاسبه چقرمگي¬ها، نمودار K_II/K_Ic بر حسب K_I/K_Ic براي نمونه¬ها رسم و مشاهده شد كه در مود I تقريبا مقدار چقرمگي براي هر دو نمونه برابر است ولي هر چه به سمت مود II خالص مي¬رود مقدار چقرمگي نمونه ENDB از مقدار چقرمگي نمونه SCB بيشتر مي¬شود كه در مود II خالص، چقرمگي شكست نمونه ENDB بيشترين مقدار را نسبت به نمونه SCB دارد كه 10 درصد بيشتر از آن مي¬باشد. در تحقيقات پيشين مقدار K_Ic براي نمونه SCB برابر 1.79MPa√m به دست آمده است كه تقريبا برابر مقدار K_Ic=1.85MPa√m به دست آمده از اين تحقيق مي¬باشد. با مقايسه مقادير چقرمگي شكست سنگ معدن انجيلاوند براي نمونه SCB و معدن گدوك مشاهده شد مقدار چقرمگي شكست معدن انجيلاوند حدود 54درصد بيشتر است از طرفي مقدار سايش لس آنجلس بالاست معدن انجيلاوند 62درصد كمتر از سايش بالاست معدن گدوك مي¬باشد پس مي¬توان گفت چقرمگي شكست تاثير چشم¬گيري در سايش و خردايش بالاست دارد. با بررسي شاخص آلودگي بالاست سه معدن و چقرمگي شكست مشاهده شد با افزايش چقرمگي شكست، شاخص آلودگي كاهش مي¬يابد. همچنين رابطه بين مقاوت فشاري و سايش لس آنجلس معادن بالاست بررسي شد كه ارتباط خاصي مشاهده نشد.

1400/08/01

Investigation of the effect of laboratory samples geometry on fracture toughness of modes I and II of Ballast rock samples

8/17/2022 12:00:00 AM

Ballast aggregates in railway lines are under train load, and hairline cracks in aggregates have the potential to grow and cause ballast crushing. From the point of view of fracture mechanics, crack growth occurs when the stress intensity factor at the crack tip reaches the fracture toughness of the combined mode. Therefore, it is necessary to add the fracture toughness index of aggregate mode as one of the high quality control tests to the 301 Railway Journal. Now the question is what is the sample fracture toughness of mode I and II with what sample shape and what dimensions are more optimal. In this study, a sample of Injilavand ballast ore was used. For the experiment, SCB and ENDB samples were selected in which asymmetric loading is applied to achieve the combined mode. The reason for choosing these parts: simplicity and lower manufacturing cost, ease of calculating toughness and easy access to the combined mode. Four different loads were applied. A total of 15 ENDB samples and 18 SCB samples were tested. The dependence of the amount of fracture toughness on the loading and geometry was extracted. By calculating the toughness, the K_II / K_Ic diagram in terms of K_I / K_Ic was drawn for the samples and it was observed that in mode I the amount of toughness for both samples is approximately equal, but as it goes to pure mode II the amount of toughness of the sample ENDB is greater than the toughness of the SCB sample. In pure mode II, the fracture toughness of the ENDB sample is higher than that of the SCB sample, which is 10% higher. In previous research, the value of K_Ic for the SCB sample was 1.797MPa√m, which is approximately equal to the value of K_Ic = 1.857MPa√m obtained from this study.Comparing the fracture toughness rates of Anguillavand ore for SCB and Gaduk mine, it was observed that the fracture toughness of Anguillavand mine is about 54% higher On the other hand, the amount of wear in Los Angeles ballast of Angilavand mine is 62% less than the ballast wear of Gaduk mine, so it can be said. Fracture toughness has a significant effect on abrasion and brekage. Examination of ballast contamination index of three mines and fracture toughness was observed. With increasing fracture toughness, the contamination index decreases. Also, the relationship between compressive strength and wear in Los Angeles ballast mines was investigated, but no significant relationship was observed.

آلودگي بالاست , خردايش بالاست , چقرمگي شكست مود تركيبي , مكانيك شكست

Fracture Mechanics , fracture toughness of the mix mode , Ballast breakage , Ballast Contamination