انجمن مکانیک سنگ ایران نشریه علمی-پژوهشی مکانیک سنگ 2588-7432 5 2 2021 08 23 Numerical study of the effect of rock confinement on tool penetration in punch tests مطالعه عددی تأثیر محصورشدگی سنگ بر نفوذ ابزار در آزمون پانچ 43 53 211728 FA رضا اعلائی دانشکده مهندسی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران. جعفر خادمی حمیدی دانشکده مهندسی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران. هادی صبوری دانشکده فنی مهندسی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران. مهدی محمدی دانشکده مهندسی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران. منصور صبری دانشکده مهندسی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران. Journal Article 2020 11 02 Brittleness is an important property of rock that predicts the rock-crushing behavior, energy consumed in rock cutting, and selection of optimal cutting geometry. The punch penetration test directly measures the brittleness and force applied to the tool during rock penetration. In this test, a steel mold and cement filler are used to simulate rock confinement. Given the flexibility of numerical methods, in this study, the effect of rock confinement on tool penetration and rock brittleness was investigated by modeling the penetration process using the finite element method and validating it with a laboratory test. The results show that by numerically modeling the punch penetration test using the finite element method, the results of this test can be obtained with high accuracy. It was also observed that the maximum force applied to the penetrator and the brittleness index in the confined state of the rock increase compared to the punch penetration test, and this increase is more observed in stiffer rocks such as granite. شکنندگی یکی از خصوصیات مهم سنگ است که به پیش‌بینی رفتار خرد‌شدن سنگ، انرژی مصرف شده در برش سنگ و انتخاب هندسه برش بهینه می‌پردازد. آزمون نفوذ پانچ یکی از روش‌های مستقیم اندازه‌گیری شکنندگی و نیروی واردشده به ابزار طی نفوذ در سنگ است که در این آزمون از قالب فولادی و پرکننده سیمانی برای شبیه‌سازی محصورشدگی سنگ استفاده می‌شود. با توجه به انعطاف پذیری روش‌های عددی، در این مطالعه، با مدل‌سازی فرآیند نفوذ به روش المان محدود و اعتبارسنجی آن با آزمون آزمایشگاهی، به بررسی تأثیر محصورشدگی سنگ بر نفوذ ابزار و شکنندگی سنگ پرداخته شده است. نتایج نشان می‌دهد، با مدل‌سازی عددی آزمون نفوذ پانچ به روش المان محدود، می‌توان نتایج این آزمون را با دقت بالایی بدست آورد. همچنین مشاهده شد، مقدار حداکثر نیروی واردشده به نفوذگر و شاخص شکنندگی در حالت محصورشده سنگ نسبت به آزمون نفوذ پانچ افزایش می‌یابد و این افزایش در سنگ‌های صلب‌تر مانند گرانیت بیشتر مشاهده می‌شود. https://www.irsrmjournal.ir/article_211728_d91589f0e45a02254bee813452336a57.pdf