Research and Development: User projects

Projekt dotyczy niespoistych materiałów ziarnistych, czyli wielkiego zbioru makroskopowych ziaren o różnych kształtach, pochodzeniu i właściwościach powierzchni. Badanie materiałów ziarnistych jest trudnym zadaniem, ponieważ dotyczy wielkiej liczby wzajemnie oddziałujących elementów. Zbiorowe zachowanie masy ziaren wymaga szczególnych narzędzi obserwacji i opisu. W projekcie przyjęto hipotezę, popartą wstępnymi badaniami, że łańcuchy sił i całe sieci siły kontaktowych w realistycznych materiałach ziarnistych są zawsze trójwymiarowe (3D), niezależnie od warunków zewnętrznych w skali makro i można je obserwować, opisać i modelować przy użyciu tomografii elastooptycznej, wspartej metodą elementów dyskretnych (DEM).

Projekt składa się z dwóch części: doświadczalnej i numerycznej. Część eksperymentalna obejmuje badania laboratoryjne i modelowe na materiałach zastępczych. Oprócz zintegrowanej elastooptyki, w części eksperymentalnej projektu zostanie wykorzystana metoda cyfrowej korelacji obrazu (DIC), cyfrowej korelacji objętości (DVC) i metoda elementów dyskretnych (DEM).

Część numeryczna oparta jest na metodzie DEM i metodzie elementów skończonych MES. Główny zamysł projektu opiera się na porównaniu wyników doświadczalnych i numerycznych, a także na wykorzystaniu tych ostatnich w obszarach niedostępnych dla eksperymentu.

Wybór metod numerycznych wynika z przyjętej w projekcie koncepcji analizy wieloskalowej - od skali pojedynczych ziaren do skali makro). Badane będą: wpływ topologii sieci sił kontaktowych na makroskopowe zachowanie materiałów ziarnistych w quasi-statycznych i kinematycznych warunkach brzegowych, zjawisko lokalizacji w sieciach sił kontaktowych i jego związek z lokalizacją odkształceń, zjawisko dyskretnych łańcuchów obciążonych ziaren w trójwymiarowych (3D) układach ziaren, statystyka łańcuchów sił, mechanizmy powstawania, zanikania i ponownego formowania się łańcuchów sił w trójwymiarowych układach ziaren, trójwymiarowy efekt elastooptyczny w pojedynczym ziarnie, zachowanie pojedynczych ziaren w pasmach ścinania, kalibracja elastooptycznych obrazów w skali makro poprzez efekt elastooptyczny w pojedynczych ziarnach i wpływ cech pojedynczego ziarna na geometrię łańcuchów sił w różnych warunkach brzegowych.