Термодинамический аспект разрушения горных пород

Рейтинг:   / 0
ПлохоОтлично 

Authors:

В. А. Мащенко, кандидат физико-математических наук, доцент, orcid.org/0000-0001-6968-762X, Одесская государственная академия технического регулирования и качества, г. Одесса, Украина, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

О. Е. Хоменко, доктор технических наук, профессор, orcid.org/0000-0001-7498-8494, Национальный технический университет «Днепровская политехника», г. Днепр, Украина

В. П. Квасников, доктор технических наук, профессор, orcid.org/0000-0002-6525-9721, Национальный авиационный университет, г. Киев, Украина

 повний текст / full article



Abstract:

Цель.Оценить изменения свободной энергии при переходе из неравновесного состояния горной породы в равновесное. Этот процесс реализует процесс динамического хрупкого разрушения на структурных дефектах горной породы как микронеоднородной среды.

Методика.Включала проведение в рамках статистической термодинамики серии экспериментальных исследований плотности и скоростей распространения продольных и поперечных акустических волн в образцах песчаников при различных условиях нагружения.

Результаты.По экспериментальным значениям скоростей распространения продольных и поперечных акустических волн для ряда песчаников при различных режимах нагружения определены значения механических и термодинамических параметров, которые характеризируют состояние горных пород. Проведен сравнительный анализ частотных зависимостей свободной энергии от величины коэффициента Пуассона.

Научная новизна.Предложена модель термодинамической системы, которая описывает энергетически активированный процесс перехода горной породы из неравновесного состояния в равновесное, во время внешнего возбуждения поверхностными акустическими волнами. Раскрыта возможность оценки меры медленного динамического разрушения с помощью температуры Дебая. Обоснован механизм диссипации внутренней энергии на структурных дефектах системы, с переходом ее части в тепловое движение структурных элементов.

Практическая значимость.Разработана методика исследования термодинамического состояния неидеально-упругих горных пород методами неразрушающего контроля. Установлена взаимосвязь между механическими параметрами горной породы и характеристиками процесса перехода ее из неравновесного состояния в равновесное.

References.

1. Markochev, V. M., & Alymov, M. I. (2017). On the brittle fracture theory by Ya. Frenkel and A. Griffith. Chebyshevskii Sbornik, 18(3), 377-389.

2. Zuev, L. B. (2015). Macroscopic Physics of Plastic Deformation of Metals. Uspehi Fiziki Metallov, 16(1), 35-60. https://doi.org/10.15407/ufm.16.01.035.

3. Ştiucă, P., Runigă, C., & Vasilescu, A. (2018). The behavior of the self-focusing and self-defocusing materials – a review. Romanian Journal of Mechanics, 3(1), 49-61.

4. Knauss, W. G. (2015). A review of fracture in viscoelastic materials. International Journal of Fracture, 196(1-2), 99-146. https://doi.org/10.1007/s10704-015-0058-6.

5. Sosnovskiy, L. A., Zhuravkov, M. A., Sherbakov, S. S., Bogdanovich, A. V., Makhutov, N. A., & Zatsarinnyi, V. V. (2015). Fundamental last of the ultimate state of objects at the effects of multi parameter power factors and thermodynamic environment. Part II. Mechanics of Machines, Mechanisms and Materials, 4(33), 76-92.

6. Fedotov, S. N. (2017). Quasi-brittle fracture as failure of hierarchical structure. Physical Mesomechanics, 20(2), 222-228. https://doi.org/10.1134/s1029959917020126.

7. Khomenko, O. Y., & Kononenko, M. M. (2019). Geo-energetics of Ukrainian crystalline shield. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (3), 12-21. https://doi.org/10.29202/nvngu/2019-3/3.

8. Khomenko, O., Kononenko, M., & Bilegsaikhan, J. (2018). Classification of Theories about Rock Pressure. Solid State Phenomena, 277, 157-167. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/ssp.277.157.

9. Haponenko, K. M., & Sokolovsky, A. I. (2017). Non-equilibrium Gibbs thermodynamic potential of a magnetic system Vіsnik Dnіpropetrovskoho unіversitetu. Serіa Fizyka, ra­dio­elek­tro­nika, 24(23), 45–52.

10. Naimark, O. B., Uvarov, S. V., Davydova, M. M., & Bannikova, I. A. (2017). Multiscale statistical laws of dynamic fragmentation. Physical Mesomechanics, 20(1), 90-101. https://doi.org/10.1134/s1029959917010088.

11. Khomenko, О., Sudakov, А., Malanchuk, Z., & Malanchuk, Ye. (2017). Principles of rock pressure energy usage during underground mining of deposits. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (2), 35-43.

12. Shuman, V. N. (2011). Geomedium as an open nonlinear dissipative dynamic system – the problem of identification, possibility of control, forecast of evolution (Review). Geophysical Journal, 33(5), 35-50.

13. Khomenko, O., Kononenko, M., Kovalenko, I., & Astafiev, D. (2018). Self-regulating roof-bolting with the rock pressure energy use. E3S Web of Conferences, 60, 00009. https://doi.org/10.1051/e3sconf/20186000009.

14. Zhanchiv, B., Rudakov, D., Khomenko, O., & Tsendzhav, L. (2013). Substantiation of mining parameters of Mongolia uranium deposits. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (4), 10-18.

15. Sadovenko, I. O., & Mashchenko, V. A. (2012). Method for estimating the value of surface energy of rocks. Geotechnical mechanics, (107), 58-63.

16. Poluektov, Y. M. (2015). Self-consistent description of a system of interacting phonons. Low Temperature Physics, 41(11), 922-929. https://doi.org/10.1063/1.4936228.

17. Ginzel, E., & Turnbull, B. (2016). Determining Approximate Acoustic Properties of Materials. e-Journal of Nondestructive Testing (NDT), (12), 1-10.

18. Vinh, P. C., & Xuan, N. Q. (2017). Rayleigh waves with impedance boundary condition: Formula for the velocity, existence and uniqueness. European Journal of Mechanics – A/Solids, 61, 180-185. https://doi.org/10.1016/j.euromechsol.2016.09.011.

19. Mashchenko, V. A., & Sadovenko, I. O. (2014). Investigation of peculiarities of deformation of nonideal-elastic rocks. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (6), 80-86.

20. Shashenko, O. M., Hozyaykina, N. V., & Meshchaninov, S. K. (2008). Investigation of the collapse of the roof of the treatment work using the finite element method and the entropy-integral. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (8), 28-31.

21. Biswas, S., Mukhopadhyay, B., & Shaw, S. (2017). Rayleigh surface wave propagation in orthotropic thermoelastic solids under three-phase-lag model. JournalofThermalStresses, 40(4), 403-419. https://doi.org/10.1080/01495739.2017.1283971.

Следующие статьи из текущего раздела:

Посетители

3122934
Сегодня
За месяц
Всего
331
4115
3122934

Гостевая книга

Если у вас есть вопросы, пожелания или предложения, вы можете написать их в нашей «Гостевой книге»

Регистрационные данные

ISSN (print) 2071-2227,
ISSN (online) 2223-2362.
Журнал зарегистрирован в Министерстве юстиции Украины.
 Регистрационный номер КВ № 17742-6592ПР от 27.04.2011.

Контакты

40005, г. Днепр, пр. Д. Яворницкого, 19, корп. 3, к. 24 а
Тел.: +38 (056) 746 32 79.
e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Вы здесь: Главная Авторам и читателям рубрики журнала RusCat Архив журнала 2020 Содержание №1 2020 Термодинамический аспект разрушения горных пород