الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.
قیمت
قیمت این مقاله: 38000 تومان
(ایران ترجمه - Irantarjomeh)
توضیح
بخش زیادی از این مقاله بصورت رایگان ذیلا قابل مطالعه می باشد.
شماره
۸۷
کد مقاله
CVL87
مترجم
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh
نام فارسی
اثرات واترجت ضربه ای بر از هم گسیختگی داخلی نمونه های سنگ
نام انگلیسی
The internal failure of rock samples subjected to pulsed
water jet impacts
تعداد صفحه به فارسی
۲۹
تعداد صفحه به انگلیسی
۶
کلمات کلیدی به فارسی
واتر جت ضربه ای / پالسی, فروپاشی سنگ, از هم گسیختگی داخلی, چگالی ریز ترک, طول پالس, فرکانس ضربان / پالس
کلمات کلیدی به انگلیسی
Pulsed water jet, Rock breakage, Internal failure, Micro-crack density, Pulse length, Pulsation frequency
مرجع به فارسی
ژورنال بین المللی مکانیک سنگ و علوم معدن
علوم معدن CRC، دانشگاه کوئینزلند، بریزبن، استرالیا
الزویر
مرجع به انگلیسی
International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences; CRC Mining, The University of Queensland, Brisbane, Australia; Elsevier
کشور
استرالیا
اثرات واترجت ضربه ای بر از هم گسیختگی داخلی نمونه های سنگ
چکیده
در این مقاله ظرفیت واترجت های ضربه ای / پالسی در ارتباط با امکان فروپاشی داخلی سنگ ها مورد بررسی قرار می گیرد. صدمات وارد آمده بر این سنگ ها بواسطه افزایش چگالی ریز ترک ها در داخل نمونه های سنگ مورد بررسی می باشد. این مورد خود در نتیجه بروز پدیده خستگی می باشد که خود حاصل آمده از تأثیرات مقطعی ضربات ـ آب پرسرعت و همچنین ناشی از برهمکنش موج های ـ تنشی القایی است. این مقاله نسبت به گزارش نمودن صدمات ناشی از خستگی در سنگ های قرار گرفته در معرض ضربات ناشی از تأثیرات واترجت اقدام می کند. به همین دلیل، ظرفیت میرایی ـ موج نمونه های سنگ، قبل و بعد از قرارگیری در معرض واترجت ضربه ای، اندازه گیری شده و تفاوت نسبی بین این دو آمار به عنوان برآورد توان واترجت ضربه ای در ارتباط با تولید یک فرآیند فروپاشی داخلی در داخل سنگ ها مورد بحث قرار گرفته است. نتایج مؤکد بروز صدمه داخلی در نمونه های آزمایش شده سنگ های مرمر و گرانیت می باشند. طول پالس و فرکانس ضربه ای / پالس واترجت ها، همراه با نوع سنگ، به نظر در فرآیند توسعه صدمه دیدگی داخلی دخیل می باشند. در این زمینه، برخی از سنگ ها نقش معنی دارتر بیشتری در مقایسه با سنگ های دیگر دارند.
کلمات کلیدی:واتر جت ضربه ای / پالسی، فروپاشی سنگ، از هم گسیختگی داخلی، چگالی ریز ترک، طول پالس، فرکانس ضربان / پالس
واترجت ضربه ای از هم گسیختگی داخلی نمونه های سنگ
۱- مقدمه
واترجت ضربه ای به عنوان دستگاهی پرسرعت با قابلیت پاشش جریان آب بصورت ضربانی، غیرپیوسته یا گسسته به شمار می آید. جریان شدید آب به هنگام برخورد با یک هدف، سبب ایجاد ضربات پرشدت، کوتاه مدت و گذرا می گردد که با توجه به دامنه پیک آن تحت عنوان «فشار ضربه قوچ» خوانده می شود. متعاقب این جریان پرفشار شاهد ایجاد یک جریان کم فشار و طولانی مدت تر می باشیم. در عین آنکه بزرگی و مدت ضربات قوچ و فشارهای ایستایی منوط به اندازه و کیفیت ضربات آب هستند، فرکانس چرخه های بارگذاری به وسیله فرکانس پالس / ضربانی جت کنترل می شوند.
کاربرد واترجت های ضربانی / پالسی برای برش سنگ و جدا سازی آن به مدت چندین دهه جرء مؤلفه های مهم بشمار آمده است [۱ ـ ۷]. در عین حال، تعداد اندکی از مطالعات در عمل اقدام به بررسی گسترده این فناوری نمودند. علت این امر به واسطه درک نسبتاً محدود مکانیزم تکه شدگی سنگ با استفاده از این ابزاره ها می باشد. تکه شدگی کارآمد سنگ با استفاده از واترجت ضربه ای منوط به فشارهای ضربه ای می باشد که به وسیله ضربات آب وارد می شود. این فشارها به وسیله شکل، اندازه و سرعت ضربات آب کنترل می گردند. مهمتر آنکه تکه شدگی یا شکستگی سنگ خود تحت تأثیر طول ضربه یا پالس آب می باشد و می توان آن را متاثر از فاصله بین این پالس ها نیز در نظر گرفت. درک تأثیر و برهمکنش طول پالس و فرکانس آن بر روی فرآیند خرابی یا از هم گسیختگی سنگ به عنوان پیش شرط طراحی یک دستگاه واترجت ضربانی کارآمد به شمار می آید.
مطالعات مختلفی نشان داده اند که یک برهمکنش مستقیم بین ضربان پرسرعت آب با مواد موجود در سنگ مد نظر می باشد که خود می تواند منجر به صدمه دیدگی سطحی و زیرسطحی گردد [۸ ـ ۱۳]. حال بررسی این موضوع که موج های تنشی، که خود حاصل آمده از ضربات چرخه ای پالس های پرسرعت آب می باشند، قابلیت ایجاد صدمه دیدگی داخلی و ریزساختاری را دارند یا خیر و این موضوع که آیا میزان این صدمه دیدگی تا چه اندازه است، جزء مواردی است که با توجه به عدم بررسی دقیق لازم است مطالعات بیشتری بر روی آن انجام گیرد.
مقاله قبلی ارائه شده به وسیله این نویسندگان اقدام به بررسی صدمه دیدگی سطحی و زیرسطحی در مقاطع فوقانی سنگ ها، که به واسطه واترجت ضربه ای تحت تأثیر قرار گرفته اند، نموده است (بخش الف در شکل ۱). بر این مبنا مشخص شده است که نقش و تأثیر طول ضربه و فرکانس ضربه ای یا پالس بر روی کیفیت و مقدار از هم گسیختگی محلی می تواند مهم باشد [۱۱]. این مقاله هم اکنون نسبت به بررسی سطح مقطع پایینی یک سیستم واترجت ضربه ای مشابه اقدام نموده و با استفاده از این دستگاه (بخش ب در شکل ۱) اقدام به برآورد و مشخص سازی توان واترجت ضربه ای در ایجاد خرابی ها یا از هم گسیختگی های داخلی در داخل سنگ ها می کند. یک ارتباط مستقیم بین نقص های داخلی مواد و ویژگی های ذاتی آنها، همراه با خواص میرایی ـ موج وجود دارد [۱۴، ۱۵]. بنابر این، افزایش در قابلیت های میرایی ـ موج نمونه های سنگ به واسطه تأثیر واترجت های ضربه ای مورد بررسی قرار گرفته است و از این طریق قابلیت بررسی میزان خرابی ها یا از هم گسیختگی های به وجود آمده داخلی و مشکلات ریزساختاری در داخل سنگ ها بوجود آمده است.
واترجت ضربه ای از هم گسیختگی داخلی نمونه های سنگ
۲- آزمایش واترجت ضربه ای
آزمایشات واترجت ضربه ای با استفاده از یک دستگاه واترجت ضربه ای جریان ـ خارجی با قابلیت ایجاد وقفه انجام شد (شکل ۲)، که در آن دوران پرسرعت یک دیسک شکافدار جهت ایجاد ضربان گسسته شدید آب بکار گرفته می شود. آزمایشات با استفاده از نمونه های سنگ گرانیت و مرمر هسته ای شکل (به قطر ۵۵ میلیمتر و با ضریب بلندی به قطر ۴/۲) و با توجه به ویژگی های مکانیکی و فیزیکی معکوس (جدول ۱) انجام شدند. نمونه های سنگ در داخل یک سلول Hoek قرار داده شد و با وارد نمودن فشار ۶ مگاپاسکال در جای خود قرار گرفته و متعاقبا تحت فوران شدید جت واتر ضربه ای قرار گرفتند. طول پالس و فرکانس آن بین آزمایشات با استفاده از دیسک شکافدار که دارای شکاف های متعدد با طول های مختلف می باشد تغییر نمود. به هنگام این آزمایش بر روی نمونه های سنگ تحت شرایط مشخص شده که در جدول ۲ به تصویر کشیده شده است، بخش های صدمه دیده فوقانی سنگ جدا شده و بخش های تحتانی باقیمانده جهت بررسی از هم گسیختگی های میکروساختاری داخلی بکار گرفته شدند. جزئیات واترجت ضربه ای، همراه با تجهیزات آزمایشی و راهکارها و پارامترهای مربوطه در مبحث قبلی مورد بحث و بررسی قرار گرفته است [۱۱].
۲ـ۱٫ روش اندازه گیری میرایی
به هنگامی که یک موج آکوستیک / صوتی در داخل یک رسانه سیر می نماید، این موج به دلایل متعددی نهایتاً تضعیف یا میرا می گردد. گستردگی هندسی سبب کاهش انرژی در واحد سطح، بر مبنای معکوس شدگی مربع فاصله از منبع (E/A ~ 1/r2) می شود. از آنجایی که دامنه موج آکوستیک در تناسب با ریشه دوم انرژی (Amp ~ E1/2) می باشد، دامنه پالس با توجه به فاصله از منبع (~ ۱/r) کاهش می یابد. علاوه بر این کاهش، انرژی موج، در یک رسانه الاستیکی ناکامل نظیر سنگ، به عنوان تابع دمایی تقلیل یافته یا نهایتاً طول آن به واسطه تبدیل به حرارت یا ویژگی استراحت گرانرو تحت یک محیط ناقص کاهش یافته و در نهایت به اتمام می رسد. ضریب میرایی نیز در تناسب با فرکانس موج در نظر می باشد، در حالی که دامنه موج تحت تأثیر گسترش یافتگی هندسی، بازتاب، پراکنش و میرایی ذاتی قرار خواهد داشت [۱۶].
۲ـ۲٫ تست دامنه عبور، و ویژگی مافوق صوت
یک جفت مبدل های مافوق صوت موج برشی در بخش های انتهایی نمونه ها برای انتقال و دریافت پالس های صوتی در نظر گرفته شد. این نمونه ها، همراه با مبدل های مربوطه، در داخل یک چارچوب قرار داده شدند که در آن فشار پشت مبدل ها با استفاده از یک پمپ دستی قابل کنترل بود (شکل ۴). این ویژگی به ما در زمینه تأمین و حفظ یک فشار کوپلینگ ۱۰۰ kPa [18] بین مبدل ها و نمونه کمک می نماید.
موج ـ برشی حاصله، همراه با مبدل های مافوق صوت دارای فرکانس های مرکزی ۵/۰ MHz و ۱ MHz و صرفاً از یک مبدل به جای یک جفت بوده که در هر سطح فرکانس در دسترس می باشند. از آنجایی که مبدل های جفتی دارای تطبیق چندانی نمی باشند، فرکانس های مرکزی، همراه با آزمایشات کالیبراسیون در مقابل بر روی نمونه های مرجع آلومینیمی با استفاده از مبدل انتقال دهنده ۱ MHz و مبدل گیرنده ۵/۰ MHz انجام گردید و این رویه به صورت معکوس نیز تداوم یافت. دو دامنه موج ۱۰۰ V و ۲۰۰ V نیز استفاده شدند. تأثیر مبدل های جفتی با عدم انطباق و فرکانس های مرکزی در ارتباط با تبدیل شکل موج های ضبط شده با استفاده از طیف فرکانس بر روی سیگنالی که در امتداد نمونه های مرجع عبور می نمود مشخص گردید. از آنجایی که آلومینیم دارای ویژگی میرایی بسیار پایینی می باشد، هر گونه تغییر در پهنای باند سیگنال دریافتی به میزان زیادی در ارتباط با مبدل های جفتی تلقی می شود.
واترجت ضربه ای از هم گسیختگی داخلی نمونه های سنگ
۳- نتایج آزمایش و مباحث
شکل ۶ نشان دهنده کاهش در ضرایب کیفیت برشی Qs نمونه های سنگ مرمر و گرانیت پس از قرارگیری تحت فشار جت واتر ضربه ای در طول های پالس مختلف و فرکانس های مرتبط می باشد. پهنای حباب های مشخص شده در این شکل معرف مجموع انرژی وارد آمده به نمونه ها برای هر یک از شرایط آزمایش می باشد. این نتایج مؤکد آن هستند که بروز صدمه داخلی در هر دو نمونه های سنگ مرمر و گرانیت محقق شده و به طور کلی مقدار صدمه دیدگی به هنگامی که دستگاه جت واتر از انرژی بیشتری برخوردار بوده است زیادتر شده است.
یک کاهش معنادار در مقدار Qs در نمونه های سنگ گرانیتی با توجه به فرکانس های پالس در هر دو آزمایش طول پالس مشخص شد، که در آن میزان رشد با توجه به پالس های بلند تر بزرگتر شده است (شکل ۶). در فرکانس پالس ۵۳ هرتز، طول فشار آب در هر مرحله به میزان ۴۵۸ میلیمتر سبب بروز صدمه دیدگی بیشتری در مقایسه با میزان ۸۸۸ میلیمتری شده است. با این وجود چنین تأثیری از طریق دو برابرسازی فرکانس پالس جت ها به ۱۰۶ هرتز معکوس گردیده و صدمه دیدگی داخلی مرتبط با اثرات پالس های بلند بیشتر از موارد مرتبط با پالس های کوتاه گردید. افت در مقدار Qs بالاترین مقدار خود به میزان ۴۱% در فرکانس پالس ۲۱۲ هرتز و طول پالس ۴۵۸ میلیمتر را حاصل آورده، در حالی که پایین ترین مقدار ۶% برای فرکانس پالس ۵۳ هرتز و طول پالس ۸۸۸ میلیمتر مشاهده شده است. بنابراین ذکر این نکته ضروری است که از هم گسیختگی داخلی در سطح فرکانس بالاتر ۲۱۲ هرتز برای پالس های بلندتر را نمی توان به صورت قطعی مشخص ساخت چرا که نمونه متناظر در این آزمایش خرد شد.
واترجت ضربه ای از هم گسیختگی داخلی نمونه های سنگ
۴- نتیجه گیری
صدمه دیدگی ریزساختار در قالب کاهش در ضریب کیفیت برشی Qs در هر دو نمونه های سنگ های مرمر و گرانیت، در نتیجه ضربات دستگاه واترجت ضربه ای / پالسی، مشاهده شده است. میزان صدمه دیدگی به هنگامی افزایش خواهد یافت که این دستگاه دارای مقادیر بالاتر انرژی باشد.
هر دو مؤلفه طول پالس و فرکانس آن به نظر در در بیشتر شدن صدمه داخلی نقش دارند که خود البته می تواند منوط به نوع سنگ نیز باشد که در این زمینه یک سنگ ممکن است نقش بیشتری را در مقایسه با سنگ دیگر داشته باشد. فرکانس پالس نیز به عنوان یک پارامتر تأثیرگذار کلیدی که سبب از هم گسیختگی داخلی در نمونه های گرانیت می شود مشخص شده است. با این وجود در سنگ مرمر، به هنگامی که این فرکانس افزایش می یابد، طول پالس به عنوان یک عامل الزامی به شمار می آید. چنین موردی را می توان با استفاده از شاخص شکنندگی سنگ مرمر و گرانیت و از طریق مکانیزم انتشار دینامیکی ترک در مواد شکننده و شکل پذیر توضیح داد.
فرکانس پالس ۱۶۰ هرتز به عنوان نقطه بحرانی صدمه دیدگی داخلی به هنگام بکارگیری پالس های با طول ۸۸۸ میلیمتر بر روی نمونه های سنگ مرمر مشخص شده است. در ادامه این آزمایشات در هر دوی نمونه ها، کاهش در Qs موجب افزایش فرکانس در هر دو طول پالس شده است. آزمایشات دیگر با محدوده های گسترده طول های پالس و فرکانس مرتبط و با استفاده از نمونه های متنوع تر جهت مشخص سازی فرکانس های بحرانی تر و طول های مربوطه، که با توجه به آنها هیچ گونه ارتقایی را نمی توان در زمینه قابلیت شکستگی واترجت ضربه ای مشاهده نمود، را می بایست برای تحقیقات آینده در نظر گرفت.
لطفا به جای کپی مقالات با خرید آنها به قیمتی بسیار متناسب مشخص شده ما را در ارانه هر چه بیشتر مقالات و مضامین ترجمه شده علمی و بهبود محتویات سایت ایران ترجمه یاری دهید.
