شبیه‌سازی عددی اثر زاویه شیب عقب تیغه PDC بر روی مکانیزم شکست سنگ با استفاده از روش المان مجزا

Authors

  • محسن محبی دانشکده مهندسی معدن و متالورژی دانشگاه یزد
  • مهاجر عبادی مهندس ارشد برنامه ریزی حفاری ، معاونت فنی حفاری شرکت ملی مناطق نفتخیز جنوب
  • مهدی نجفی استادیار دانشکده مهندسی معدن و متالورژی دانشگاه یزد
Abstract:

در صنعت نفت، عمران و معدن، از انواع مختلف ابزار برش جهت استخراج مواد سنگی استفاده می‌شود. از این‌ رو بررسی عکس العمل ابزار برش با سنگ می‌تواند راهکاری مناسب جهت تحلیل مسایل مرتبط با شکست‌های بوجود آمده در آن در زمان حفاری باشد. یکی از عوامل موثر بر مکانیزم شکست سنگ در زمان حفاری، هندسه‌ای ابزار برش (تیغه برش) است که تاثیر به‌سزایی در انرژی ویژه MSE ( انرژی مورد نیاز برای حفر حجم واحدی از سنگ) مصرفی دارد. روش عددی المان‌مجزا یکی از پیشرفته‌ترین روش‌ها برای مدل کردن مسایلی است که با کرنش و تغییرشکل بالا همراه است. هدف اصلی این تحقیق شبیه‌سازی برش سنگ و بررسی تاثیر زاویه شیب عقب در عملکرد تیغه PDC بر روی دو نمونه سنگ رسوبی (ماسه سنگ و سنگ آهک) است. بنابراین از نرم افزار عددی کد جریان اجزاء (PFC2D) که رفتار مکانیکی مواد دانه‌ای را با روش المان‌های مجزا (DEM) شبیه‌سازی می‌کند، استفاده شده است. بر اساس نتایج به دست آمده، سنگ آهک نسبت به ماسه‌سنگ به انرژی ویژه بیشتری نیاز دارد که دلیل آن می‌تواند مقاومت بیشتر سنگ آهک نسبت به ماسه سنگ باشد. اما افزایش زاویه شیب عقب از 10 درجه به 40 درجه باعث افزایش انرژی ویژه مصرفی در هر دو نوع سنگ می‌شود. در حقیقت نیروی افقی برش عامل اصلی تاثیر گذار در مقدار انرژی ویژه است . علاوه بر این نتایج بررسی‌های انجام شده نشان می‌دهد که مکانیزیم جریان مواد خرد شده در جلوی تیغه‌ی برش تابعی از هندسه‌‌ی تیغه و زاویه اصطکاک بین تیغه و ذرات خرد شده سنگ است که از جمله عوامل موثر در مقدار انرژی ویژه محسوب می‌گردد.

Upgrade to premium to download articles

Sign up to access the full text

Already have an account?login

similar resources

مطالعه عددی مکانیزم شکست سنگ‌های دارای همسانگردی عرضی تحت تنش همه‌جانبه با روش المان مجزا

ناهمسانگردی یکی از مهم‌ترین شاخصه‌های سنگ‌های رسوبی و دگرگونی است که در پایداری فضاهای روباز و زیرزمینی تأثیر گذار بوده و باید در طراحی‌ها در نظر گرفته شود. به همین منظور مطالعات آزمایشگاهی گسترده‌ای با هدف بررسی تأثیر ناهمسانگردی بر رفتار مکانیکی و مقاومت نهایی چنین سنگ‌هایی انجام شده است. مدلسازی عددی یک ابزار مهم در طراحی ساختارها و تحلیل پایداری آنها به شمار می‌رود. با توجه به قابلیت‌های مو...

full text

مطالعه عددی مکانیزم شکست سنگ های دارای همسانگردی عرضی تحت تنش همه جانبه با روش المان مجزا

ناهمسانگردی یکی از مهم ترین شاخصه های سنگ های رسوبی و دگرگونی است که در پایداری فضاهای روباز و زیرزمینی تأثیر گذار بوده و باید در طراحی ها در نظر گرفته شود. به همین منظور مطالعات آزمایشگاهی گسترده ای با هدف بررسی تأثیر ناهمسانگردی بر رفتار مکانیکی و مقاومت نهایی چنین سنگ هایی انجام شده است. مدلسازی عددی یک ابزار مهم در طراحی ساختارها و تحلیل پایداری آنها به شمار می رود. با توجه به قابلیت های مو...

full text

تحلیل عددی نیروهای وارد بر تیغه دیسکی در فرآیند برش خطی سنگ با استفاده از روش المان محدود

از مهم‌ترین نتایج فرآیند برش خطی سنگ، برآورد دقیق و واقعی نیروهای برش وارد بر تیغه دیسکی است که می‌تواند مقدمه‌ای برای توسعه مدل‌هایی جهت پیش‌بینی عملکرد ماشین‌های حفر تمام مقطع تونل (TBM) باشد. در این مطالعه، مدلسازی عددی فرآیند برش سنگ با تیغه دیسکی با استفاده از کد تجاری المان محدود ABAQUS انجام شده است. برای راستی آزمایی مدل، از نتایج آزمایشگاهی آزمون برش خطی (LCM) محققان پیشین استفاده شده ...

full text

بررسی تأثیر دگرسانی بر چقرمگی شکست سنگ در مقیاس عددی با استفاده از روش المان مجزا

مقدار چقرمگی شکست، مقاومت سنگ را در برابر جوانه زنی و گسترش ترک نشان می دهد. عوامل متعددی ازجمله عوامل ذاتی، عوامل محیطی و عوامل آزمایشگاهی می توانند بر مقاومت چقرمگی شکست سنگ تأثیرگذار باشند. در میان عوامل محیطی مختلف، دگرسانی شیمیایی که سبب تغییراتی در ترکیبات کانی شناسی سنگ می شود، اثر عمده ای را بر روی مقاومت سنگ در برابر رشد و گسترش ترک می گذارد که تاکنون به اهمیت این موضوع پرداخته نشده اس...

پیش‌بینی مقاومت فشاری سنگ دارای همسانگردی عرضی‌ با استفاده از روش المان مجزا

ناهمسانگردی یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های سنگ­های رسوبی و دگرگونی است که نقش تعیین‌کننده‌ای در تعیین رفتار این نوع سنگ‌ها تحت بارهای وارده بر آن‌ها ایفا می‌کند. به همین منظور مطالعات آزمایشگاهی گسترده‌ای باهدف بررسی تأثیر ناهمسانگردی بر رفتار مکانیکی و مقاومت نهایی چنین سنگ‌هایی انجام شده است. با توجه به قابلیت‌های موجود در روش‌های عددی با مبنای المان مجزا در مدلسازی فرآیند شکست نمونه‌های دارای ناه...

full text

تحلیل عددی اثر شبکه شکستگی‌های بالقوه شکست در روش اجزای مجزا-رویکرد ورونوعی بر مقاومت توده سنگ

به طور کلی تمام مدل‌های ارایه شده برای لحاظ شبکه شکستگی‌ها در توده سنگ، برای مدل‌سازی شکستگی‌های بالفعل موجود در توده-سنگ با مقاومت کششی صفر است. در حالیکه، شبکه‌ای از سطوح ضعیف از جمله پل‌های سنگی، رگچه‌ها، سطوح تورق و غیره گزینه‌های اصلی برای شکست بوده که دارای مقاومت برشی و کششی هستند. در این مقاله، تاثیر شبکه سطوح بالقوه مذکور بر مقاومت توده سنگ در نرم‌افزار اجزای مجزا مطالعه شده است. در ای...

full text

My Resources

Save resource for easier access later

Save to my library Already added to my library

{@ msg_add @}


Journal title

volume 2  issue 2

pages  1- 14

publication date 2019-02-20

By following a journal you will be notified via email when a new issue of this journal is published.

Hosted on Doprax cloud platform doprax.com

copyright © 2015-2023