تحلیل اجزای محدود دیسک برزیلی با شکاف مرکزی جهت بررسی رفتار سنگهای شکاف دار در عملیات حفاری

یکی از کاربردهای علم مکانیک شکست در رابطه با بهینه سازی برش سنگ ها در عملیات حفاری است. بخش زیادی از هزینه عملیات حفاری مربوط به مته های حفاری و توان مصرفی دستگاه در برش سنگ ها می باشد. لذا اهمیت بهینه سازی این عملیات به وضوح مشخص می شود. با توجه به اینکه اغلب سنگ های موجود در طی فرآیند حفاری دارای شکاف های متعددی شبیه به V می باشند لذا در این مقاله محاسبات مکانیک شکست در رابطه با شکاف های V شکل موجود در سنگ ها انجام گرفته است. مطالعه رفتار شکست قطعات شکاف دارV شکل در اولین گام وابسته به معلوم بودن توزیع تنش در نزدیکی نوک شکاف و تعیین ضرایب شدت تنش تعمیم یافته مدI و مدIIبارگذاری می باشد. برای مطالعه شکست قطعات شکاف دارV شکل از یک نمونه آزمایشگاهی به نام دیسک برزیلی با شکاف مرکزی استفاده شده است. نتایج مربوطه به کمک مدل سازی اجزای محدود و به ازای زوایای مختلف شکاف و عمق شکاف مختلف استخراج می شود. بارگذاری دیسک برزیلی شامل مدIخالص، مد IIخالص و مد ترکیبیI/II می باشد. در پایان صحت محاسبات انجام شده از طریق ارزیابی نتایج مربوط به زوایای مختلف دهانه شکاف و عمق شکاف و مقایسه آن ها با یکدیگر نشان داده شده است.

کلیدواژه ها:

حفاری ، برش سنگ ، شکافV شکل ، نمونه دیسک برزیلی ، ضرایب شدت تنش تعمیم یافته