Szemcsés anyagok kvázisztatikus deformációja = Quasi-static deformation of granular media

Unger, Tamás (2011) Szemcsés anyagok kvázisztatikus deformációja = Quasi-static deformation of granular media. Project Report. OTKA.

Preview

PDF 73172_ZJ1.pdf Download (68kB) | Preview

Abstract

Fontos előrelépés történt a kvázisztatikus reológia alapproblémájának megértésében, azaz a deformációs és feszültségmezőt összekapcsoló mechanizmus feltárásában. Számítógépes szimulációval előállítottuk a lehető legegyszerűbb esetet, ahol szemléltethető az alapprobléma és az eddigi modellek hiányossága. Sikerült az agitációs kép segítségével újszerű leírást adni és differenciálegyenlettel megragadni a nemtriviális deformációs mezőt. Ezt a kutatási projekt legfontosabb eredménye. Sikerült kísérletileg igazolni a zónatörés jelenségét, azaz a nyírási zónák fénytöréssel analóg viselkedését. Modell, szimuláció és kísérleti szinten megvizsgáltuk a zónák tükröződésének jelenségét is. A zónák határfelületekről való sajátos visszatükröződése összhangban van a variációs modellel és különbözik a geometriai optikában megszokott viselkedéstől. Pontperturbációk vizsgálatával teszteltük a geometriai agitáció következményeit. Az elmozdulásmező hatványfüggvény lecsengést mutat. Az exponens és deformáció megindításához szükséges kritikus erő meglepő módon kapcsolódik a statikus rendszer erőhálózatának statikai határozatlanságához. Ezek a látszólag különböző mennyiségek ugyanolyan nemmonoton viselkedést mutatnak a súrlódás függvényében. | Important progress is made in the field of quasi-static rheology when studying the basic problem, namely what mechanism connects the deformation and the stress fields. In computer simulations we were able to achieve a simple scenario where the basic problem could be clearly demonstrated and we could show the failure of the existing theoretical descriptions. We were able to give a novel description with the help of the agitation base picture and grasp the nontrivial deformation field with a simple differential equation. We regard this as the most important result of the research project. We proved the existence of the refraction phenomenon of shear zones experimentally which is analogous light refraction. We also investigated the possibility of reflection. With simulations and experiments we showed that there is a special way how shear zones can reflect at interfaces. This is different from that in geometric optics and it is in agreement with our variational model. We tested the consequences of geometric agitations with the help of point perturbations. The resulting deformation field shows power law decay. Both, the exponent and the critical force that is needed to initiate deformation, can be connected to the static indeterminacy of force networks. This latter is characteristic to the static system in mechanical equilibrium. These seemingly very different quantities show the same nontrivial and nonmonotonic behavior as the function of the interparticle friction.

Actions (login required)

Edit Item