Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Identification of changes in mechanical properties of sandstone subjected to high temperature: meso-and micro-scale testing and analysis

Różański Adrian, Różańska Anna, Sobótka Maciej, Pachnicz Michał, Bukowska Mirosława

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2021

|

Vol. 21, no. 1

461--482

EN

Material properties largely depend on their structure, and are strongly dependent on the scale of observation. Under the influence of various processes, the structure of a material can undergo evolution, which leads to major changes in the mechanical parameters and morphology of the medium. To understand the behaviour of a given material exposed to the influence of various factors, e.g. loading and temperature treatment, and to be able to modify it appropriately, it is crucial to recognize its structure both in the scale of engineering applications and at the micro-scale. The article proposes a procedure for assessing changes in the structure of sandstone exposed to the temperature treatment. The presented procedure allows the morphology of the material to be evaluated and the influence of temperature treatment on mechanical parameters of rocks to be analysed, by combining use of different laboratory techniques. The changes in rock material have been characterized using three investigative techniques, i.e. a uniaxial compression test, nanoindentation and micro-computed tomography. The uniaxial compression tests were carried out for 11 different temperature values in the range of 23–1000 °C, which enabled the determination of the change in uniaxial compressive strength and Young’s modulus of the sandstone as a function of temperature. Micro-scale laboratory tests were utilised to identify changes in the mechanical and morphological parameters of the sandstone exposed to the temperature of 1000 °C. The results were referred to those obtained for the reference samples, i.e. not subjected to heating (T = 23 °C). Comparison of the results showed an evident relation between the microstructure changes and the mesoscopic properties.

2

Cyclic loading–unloading creep behavior of composite layered specimens

Hu Bo, Yang Sheng‑Qi, Xu Peng, Cheng Jian‑Long

Acta Geophysica

|

2019

|

Vol. 67, no. 2

449--464

EN

Soft and hard interbedded rocks show obvious time-dependent deformation after deep tunnel excavations, and it is therefore necessary to research the mechanical behavior of the layered rock. However, it is hard to obtain ideal transversely isotropic rocks in fields, so rock-like specimens were poured by using artificial materials. Cyclic loading–unloading creep experiments were performed on the artificial layered cemented specimens with various layer angles (0°, 30°, 60° and 90°) at a 20 MPa confinement. Time-independent deformations and time-dependent deformations of the rock-like specimens were distinguished to investigate the visco-elasto-plastic deformation characteristics. Instantaneous elastic strain and instantaneous plastic strain had linear correlations with stress ratio, whereas creep strain, including visco-elastic strain and visco-plastic strain, increased nonlinearly with an increasing stress ratio. The specimens with a small layer angle had more noticeable time-independent and time-dependent deformations and larger steady-state creep rates than those of the specimens with a large layer angle. Attenuation creep and secondary creep could be observed at relative low stress levels, whereas accelerating creep until failure occurred at the creep failure stress level. The time for creep failure can be predicated according to the axial steady-state creep rate or volumetric creep curve. Damage in the rock-like specimens showed linear correlation with the stress ratio. Dip angle has a significant effect on the creep failure mode under cyclic loading–unloading conditions.

3

Fracture mechanical properties of rock-like materials under half symmetric loading

Wang Z., Zhou J., Li L.

Archives of Civil Engineering

|

2017

|

Vol. 63, nr 4

71--82

EN

The authors studied the fracture mechanical properties under half-symmetric loading in this paper. The stress distribution around the crack tip and the stress intensity factor of three kinds of notched specimens under half symmetric loading were compared. The maximum tensile stress σmax of double notch specimens was much greater than that of single notch specimens and the maximum shear stress τmax was almost equal, which means that the single notch specimens were more prone to Mode II fractures. The intensity factors KII of central notch specimens were very small compared with other specimens and they induced Mode I fractures. For both double notch and single notch specimens, KII was kept at a constant level and did not change with the change of a/h, and KII was much larger than KI. KII has the potential to reach its fracture toughness KIIC before KI and Mode II fractures occurred. Rock-like materials were introduced to produce single notch specimens. Test results show that the crack had been initiated at the crack tip and propagated along the original notch face, and a Mode II fracture occurred. There was no relationship between the peak load and the original notch length. The average value of KIIC was about 0.602 MPa×m1/2, and KIIC was about 3.8 times KIC. The half symmetric loading test of single notch specimens was one of the most effective methods to obtain a true Mode II fracture and determine Mode fracture toughness.

PL

W niniejszej pracy przedstawiono właściwości mechaniczne pękania materiałów skalnych pod półsymetrycznym obciążeniem, w wyniku połączenia analizy teoretycznej, symulacji numerycznych oraz badań eksperymentalnych. W celu ujawnienia mechanizmu uszkodzenia, przygotowano trzy rodzaje próbek z karbem pod półsymetrycznym obciążeniem i zbadano rozkład naprężeń wokół pęknięcia podczas procesu obciążenia. Przyjęto metodę integralnej interakcji oprogramowania elementów skończonych ANSYS w celu obliczenia współczynnika intensywności naprężenia (SIF). Ponadto, wprowadzono pojedynczy element pęknięcia oraz element płaszczyzny 183 w strefie bez pęknięć. Zgodnie z analizą numeryczną i wynikami badań eksperymentalnych, maksymalne naprężenie rozciągające podwójnych próbek z karbem okazało się znacznie większe niż w przypadku pojedynczych próbek z karbem, a ich maksymalne naprężenie ścinające było prawie takie samo, co oznacza, że pojedyncze próbki z karbem były bardziej podatne na pęknięcie w trybie II. Współczynniki intensywności KII środkowych próbek z karbem były bardzo niskie w porównaniu z innymi próbkami oraz tymi, które wywoływały pęknięcia w trybie I. Zarówno w przypadku próbek z podwójnym i pojedynczym karbem, KII zostało utrzymane na stałym poziomie i nie uległo zmianie wraz ze zmianą a/h, a ponadto KII było znacznie większe niż KI. KII może potencjalnie osiągać odporność na kruche pękanie KIIC przed KI. W rezultacie mamy do czynienia z pęknięciami w trybie II. Wprowadzono materiały skalne w celu wytworzenia próbek z pojedynczym karbem. Pęknięcie rozpoczęło się na samej górze i rozprzestrzeniało się wzdłuż pierwotnej powierzchni karbu, w wyniku czego wystąpiło pęknięcie w trybie II. Nie zaobserwowano zależności pomiędzy szczytowym obciążeniem i oryginalną długością karbu. Średnia wartość KIIC była około 3,8 razy większa niż wartość KIC. Pęknięcia w górnej części były znacznie większe niż w innym miejscu, co oznacza, że koncentracja naprężeń pęknięcia w górnej części była oczywista, co z kolei może prowadzić do pęknięcia. Kąt maksymalnego głównego naprężenia wyniósł około 30°, co było zgodne z pęknięciem w trybie I w warunkach czystego obciążenia ścinającego. Badanie półsymetrycznego obciążenia próbek z pojedynczym karbem okazało się być jedną z najskuteczniejszych metod uzyskiwania prawdziwego pęknięcia w trybie II i określenia odporności na kruche pękanie.

4

Pochodzenie materiału skalnego użytego do budowy kolegiaty z Tumu koło Łęczycy

Poźniak E., Słaby E., Nitychoruk J.

Przegląd Geologiczny

|

2011

|

Vol. 59, nr 10

666-670, 646

5

Wytężenie materiału skalnego w strefie kontaktu z ostrzem urabiającym

Jonak J.

Zeszyty Naukowe. Górnictwo / Politechnika Śląska

|

2000

|

z. 246

271-277

PL

W artykule przedstawiono koncepcję badania strefy skrawania skał z wykorzystaniem Metody Elementów Skończonych. Traktując skałę jako naturalny materiał kruchy, przeanalizowano ksztahowanie się obszaru wytężenia materiału w strefie krawędzi skrawającej. Zagadnienie to jest ważne np. z punktu widzenia kształtowania się trajektorii szczeliny towarzyszącej odspajaniu głównego elementu wióra (a konsekwencji jego wielkości), zależnie np. od określonej geometrii ostrza. Jest to z kolei istotne np. dla kształtowania się określonego sortymentu urobku.

EN

The paper presents a concept of studying rock cutting zone using a Finite Element Method. Treating the rock as a natural brittle material, the shape of the material effort zone in the contact area of the cutting edge was analysed. The above problem, is important, among others, from the point of view of formation of the crack trajectory that accompanies cutting off the main chip element (and as a consequence its size) in relation to the cutting edge geometry. This, in turn, is important for the resulting assortment of winning.

6

Osobliwości kształtowania skrawaniem materiałów skalnych.

Jonak J.

Mechanik

|

1998

|

R. LXXI, nr 7

457-459

PL

Charakterystyczne cechy ubytkowego kształtowania materiałów skalnych. Model procesu skrawania materiałów kruchych (skalnych lub ceramicznych). Wyniki modelowania wpływu zmian współczynnika tarcia ostrza o skrawany materiał.

EN

Characteristic features of material-removing shaping of rock materials. A model of the machining process of brittle (rock or ceramic) materials. Results of modelling the influence of changes in coefficient of friction between the tool point and material being machined.