Διερεύνηση της επίδρασης της μικροδομής στην αριθμητική προσομοίωση κοπής πετρωμάτων

Γεωργάκη, Ελένη; Georgaki, Eleni

dc.contributor.author	Γεωργάκη, Ελένη	el
dc.contributor.author	Georgaki, Eleni	en
dc.date.accessioned	2024-04-04T10:52:28Z
dc.date.available	2024-04-04T10:52:28Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/59110
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.26806
dc.rights	Default License
dc.subject	Rock cutting	en
dc.subject	Dem	en
dc.subject	Yade	en
dc.subject	Κοπή πετρωμάτων	el
dc.subject	Διακριτά στοιχεία	el
dc.title	Διερεύνηση της επίδρασης της μικροδομής στην αριθμητική προσομοίωση κοπής πετρωμάτων	el
dc.title	The effect of microstructure in the numerical simulation of rock cutting	en
heal.type	masterThesis
heal.generalDescription	Αριθμητική προσομοίωση της κοπής πετρωμάτων με σκοπό τη διερεύνηση της επιρροής του συντελεστή αλληλεπίδρασης στο μέγεθος και τη διακύμανση της δύναμης κοπής	el
heal.classification	Όρυξη Πετρωμάτων	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2023-10
heal.abstract	Η κλασική μηχανική του συνεχούς μέσου καθώς και αριθμητικές μέθοδοι, όπως αυτή των πεπερασμένων στοιχείων, δεν είναι δυνατό να δώσουν λύση στην προσομοίωση των φαινομένων που αναπτύσσονται κατά την όρυξη, όπως είναι η σύνθλιψη, η ρωγμάτωση και η θραύση του πετρώματος. Για την μοντελοποίηση αυτών των φαινομένων χρησιμοποιείται η μέθοδος διακριτών στοιχείων (Discrete Element Method), η οποία αντιμετωπίζει τα στοιχεία που απαρτίζουν το πέτρωμα, δηλαδή τα ορυκτά, ως ξεχωριστά σώματα, τα οποία βρίσκονται σε επαφή μεταξύ τους και περιβάλλονται από κενά. Στην παρούσα εργασία γίνεται χρήση της μεθόδου διακριτών στοιχείων για την αριθμητική προσομοίωση της εργαστηριακής δοκιμής κοπής πετρωμάτων. Σκοπός είναι η διερεύνηση της επιρροής του συντελεστή αλληλεπίδρασης (γint) των διακριτών στοιχείων, που απαρτίζουν το αριθμητικό μοντέλο του πετρώματος, στο μέτρο και τη διακύμανση της χρονικής ακολουθίας της δύναμης κοπής. Με το συντελεστή αλληλεπίδρασης προσομοιώνεται η μικροδομή του πραγματικού πετρώματος, η οποία -μαζί με τον κερματισμό της βραχομάζας- καθορίζουν σε τελική ανάλυση το αποτέλεσμα της εξόρυξης πετρωμάτων με μηχανικά μέσα. Για τη μοντελοποίηση του πετρώματος, υπολογίζονται οι παράμετροι αντοχής των δεσμών των σωματιδίων, οι οποίοι οδηγούν στην ίδια μακροσκοπική απόκριση του αριθμητικού μοντέλου με αυτή του πραγματικού πετρώματος, μέσω μίας επαναληπτικής διαδικασίας που καλείται βαθμονόμηση. Η βαθμονόμηση του αριθμητικού μοντέλου γίνεται μέσω προσομοίωσης των εργαστηριακών δοκιμών ανεμπόδιστης μονοαξονικής θλίψης (UCS) και αντιδιαμετρικής θλίψης (BTS) σε περιβάλλον ηλεκτρονικού υπολογιστή. Τα αποτελέσματα που εξετάζονται είναι το τέμνον μέτρο ελαστικότητας, η θλιπτική αντοχή και η εφελκυστική αντοχή, τα οποία συγκρίνονται με αυτά των πραγματικών εργαστηριακών δοκιμών, με στόχο την κατά το δυνατόν ταύτισή τους. Με βάση αυτή τη διαδικασία κατασκευάστηκαν τρία αριθμητικά μοντέλα, με ίδια μακροσκοπική απόκριση, αλλά με διαφορετική τιμή του συντελεστή αλληλεπίδρασης, τα οποία υποβλήθηκαν σε δοκιμή κοπής με κοπτικό τύπου σφήνας, χωρίς να λαμβάνεται υπόψη αλληλεπίδραση μεταξύ γειτονικών κοπών. Επελέγησαν τρείς τιμές του συντελεστή αλληλεπίδρασης, 1.10, 1.25 και 1.50. 9 Τα εργαστηριακά αποτελέσματα που χρησιμοποιούνται τόσο για τη βαθμονόμηση του αριθμητικού μοντέλου όσο και για τη σύγκριση των αποτελεσμάτων της δοκιμής κοπής προέκυψαν στο πλαίσιο της μεταπτυχιακής διπλωματικής εργασίας του Β. Αναγνώστου (2006). Η μέγιστη δύναμη κοπής που προκύπτει από τα τρία μοντέλα είναι της ίδιας τάξης μεγέθους και σε κάθε περίπτωση υπερεκτιμά κατά δύο έως τρείς φορές τη μέγιστη δύναμη κοπής που προκύπτει από τις εργαστηριακές δοκιμές. Η μέση δύναμη κοπής για τα μοντέλα με γint 1.25 και 1.50 παρουσιάζει καλή συσχέτιση με τη μέση εργαστηριακή τιμή, σε αντίθεση με τη μέση δύναμη του αριθμητικού μοντέλου με γint 1.10 όπου καταγράφεται διπλάσια δύναμη από την εργαστηριακή. Στη συνέχεια εκτελούνται σε κάθε μοντέλο τέσσερεις επιπλέον προσομοιώσεις κοπής , με μεταβολή μόνο της παραμέτρου γint εντός του εύρους τιμών {1.00, 1.50}. Και στα τρία μοντέλα η μεταβολή του συντελεστή αλληλεπίδρασης δεν επηρεάζει σημαντικά τη μέση δύναμη κοπής. Συνεπώς συμπεραίνεται ότι η μέση δύναμη κοπής εξαρτάται κυρίως από τις παραμέτρους αντοχής των δεσμών των σωματιδίων. Αντίθετα, η μέγιστη δύναμη κοπής έχει άμεση συσχέτιση με την τιμή του γint. Τέλος, πραγματοποιήθηκαν πέντε ζεύγη προσομοιώσεων δοκιμών UCS και BTS σε συνθετικά πετρώματα με γνωστή μέγιστη δύναμη κοπής. Με βάση αυτές τις αναλύσεις, καταγράφηκε γραμμική συσχέτιση των τριών εξεταζόμενων μακροσκοπικών παραμέτρων αντοχής του πετρώματος με τη μέγιστη δύναμη κοπής για αριθμητικά μοντέλα με συντελεστή αλληλεπίδρασης μεγαλύτερο της μονάδας. Τα μοντέλα με συντελεστή αλληλεπίδρασης ίσο με τη μονάδα παρουσιάζουν πολύ χαμηλές παραμέτρους αντοχής και παραμορφωσιμότητας, οι οποίες δεν αντιστοιχούν σε τυπικά πετρώματα.	el
heal.advisorName	Μιχαλακόπουλος, Θεόδωρος	el
heal.committeeMemberName	Μιχαλακόπουλος, Θεόδωρος	el
heal.committeeMemberName	Νομικός, Παύλος	el
heal.committeeMemberName	Μπενάρδος, Ανδρέας	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανικών Μεταλλείων Μεταλλουργών. Τομέας Μεταλλευτικής. Εργαστήριο Εξόρυξης Πετρωμάτων	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	102 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false
heal.fullTextAvailability	false