Kayaçların kırılma tokluğu ve gevrekliğinin dairesel testereler ile kesme verimi üzerine etkileri
The effects of fracture toughness and brittleness of rocks on sawing efficiency with circular discs
Yazar: NAZMİ ŞENGÜN
Danışman: DOÇ. DR. RAŞİT ALTINDAĞ
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining
Dizin: Gevreklik = Brittleness ; Kesilebilirlik = Cuttability ; Kırılma tokluğu = Fracture toughness ; Özgül kesme enerjisi = Spesific cutting energy

Özet:
Bu çalışma kapsamında, kayaçların dairesel testereler ile kesilme işlemlerinde oluşan özgül enerji değerlerine, kayaçların kırılma tokluğunun ve gevrekliklerinin etkisi incelenmiştir. Kesme verimi kriteri olarak özgül enerji terimi kullanılmıştır. Kesme işlemi sırasında harcanan enerjinin ölçülebileceği laboratuar ölçekli kesme seti tasarımlandırılarak imal ettirilmiş. Literatürde çeşitli araştırmacılar tarafından önerilmiş 6 farklı Mode-I kırılma tokluğu deneyi ve 8 farklı gevreklik belirleme yöntemi kullanılarak, 15 farklı kayacın Mode-I kırılma toklukları ve gevreklik değerleri belirlenmiştir. Ayrıca bu kayaçların mineralojik-petrografik, kimyasal ve fiziko-mekanik özellikleri tespit edilerek, elde edilen veriler ışığında kayaçların kırılma tokluğu, gevreklik ve fiziko-mekanik özellikleri ile özgül enerji arasındaki ilişkiler istatistiksel değerlendirme yöntemleriyle irdelenmiştir. Bu çalışmadaki kesme koşullarında, kayaçların kesilebilirliklerinin değerlendirilmesinde hangi kırılma tokluğu ve gevreklik belirleme yöntemlerinin daha anlamlı ilişkili olduğu belirlenmiştir. Özgül enerjinin kayaç özelliklerinden tahmin edilmesine yönelik basit ve çoklu regresyon analizlerinin yanı sıra bulanık mantık tabanlı analiz tekniği kullanılarak modeller oluşturulmuştur. Bu modellerin kestirim performansları istatistiksel olarak irdelenmiş olup güvenilir bir şekilde kullanılabilecekleri görülmüştür.

Abstract:
In this study, the effect of fracture toughness and brittleness indices on the specific energy values in sawing process of rocks by circular diamond discs was investigated. Specific energy concept was used as a criterion for sawing efficiency. In order to measure consumed energy in sawing process, a cutting machine was designed and manufactured. Mode-I fracture toughness and brittleness indices of 15 different rocks were determined using 6 different Mode-I fracture toughness and 8 different brittleness determination methods which are available in the literature. In addition, mineralogical-petrographic, chemical and physico-mechanical properties of these rocks were also determined and variation of specific energy depending on fracture toughness, brittleness, physico-mechanical properties of rocks was evaluated by statistical analysis of obtained data. By considering sawing parameters in this study, best methods for fracture toughness and brittleness determination that provide meaningful relation with sawability of rocks was determined. In this research, some models to predict the specific energy were established by using not only simple and multiple regression analyses but also fuzzy logic based analysis technique. Statistical analysis of these models for prediction of specific energy in sawing process showed that they can be reliable used.