Simulation of granular materials by molecular dynamics  Page description

Help  Print 
Back »

 

Details of project

 
Identifier
47259
Type F
Principal investigator Török, János
Title in Hungarian Szemcsés anyagok szimulációja molekuláris dinamikával
Title in English Simulation of granular materials by molecular dynamics
Panel Physics 1
Department or equivalent Department of Theoretical Physics (Budapest University of Technology and Economics)
Starting date 2004-01-01
Closing date 2007-12-31
Funding (in million HUF) 2.082
FTE (full time equivalent) 0.00
state closed project





 

Final report

 
Results in Hungarian
1. Sikerült memutatni, hogy a felül nyitott falakkal rekeszekre osztott konténerben rázott szemcsés anyag viselkedésének leírására használt modell (a kisérleteket a Maxwell démon szemléltetésére végeztek el) egy általános statisztikus fizikai modellel azonos és így egyből alkalmazhatő fázisdiagramok meghatározására. 2. Három dimenziós triaxiális nyírás szimulálásával megmutattuk, hogy a nyírás módjától és a minta tulajdonságaitól függően milyen nyírási sáv morfológiák alakulhatnak ki. Emellett megmutattuk, hogy a kezdeti feltételektől függetlenül a nyírási sávban egy kritikus kitöltöttség alakul ki, ami a részecskék közti súrlódási együtthatótól függ. 3. Bevezettünk egy sztochasztikus, mezoszkopikus modellt, amely alkalmas kvázi sztatikus nyírás során fellépő elmozdulás- és kitöltöttségprofil leírására. A módosított Couette cellában létrejövő nyírási zónák alakján próbáltuk ki, mivel egyrészt erre még nem volt elmáéleti magyarázat másrészt viszont részletes kisérleti adatok álltak rendelkezésre. A modellt más esetekben is sikerrel próbáltuk ki, ezen eredmények még publikálás alatt van. 4. A fenti model alapjául szolgáló elvet sikerült kétdimenziós biaxiális nyírásra is alkalmazni, és leírni az ott előforduló nyírási sáv konfigurációkat és magyarázatot adni a szimulációkban és kisérletekben megfigyelhető feszültséghullámzásokra.
Results in English
1. We showed that the model used to describe the behaviour of the granular material shaken in a container with open top bins (originally used to show Maxwell daemon) belongs to the class of a model of statistical physics. The solution already present in that field permitted the immediate calculation of phase diagrams. 2. By simulating 3 dimensional triaxial shear we showed how the shear band morphologies depend on the way of shear and the initial sample preparation. The volume fraction inside the shear bands is constant independent of the shear method and the initial conditions. 3. We developed a stochastic, mesoscopic model which is capable of describing the displacement, volume fraction field during quasi static shear. We tried it on the modified Couette cell where no other theory was able to describe the results of the experiments and good quality data was available. We also applied the model on other geometries successfully. The publication of these results is under way. 4. The principle which is the basis of the above model was also used successfully to the two dimensional biaxial shear where we could describe and predict the shear band configurations and the stress fluctuations.
Full text http://real.mtak.hu/1741/
Decision
Yes





 

List of publications

 
T. Unger, J. Török, J. Kertész, D. E. Wolf: Shear Band Formation in Granular Media as a Variational Problem, Physical Review Letters 92, 214301, 2004
J. Török: Analytic study of clustering in shaken granular material using zero-range processes, Physica A 355,374, 2005
J. Török, S. Fazekas, T. Unger, D.E. Wolf: Relationship between particle size and normal force, R. Garcíja and H.J. Herrmann and S. McNamara, editors Powder and Grains 2005, page 1273, Balkema (2005)., 2005
S. Fazekas, J. Török, J. Kertész, D.E. Wolf: Computer simulation of three dimensional shearing of granular materials: Formation of shear bands, R. Garcíja and H.J. Herrmann and S. McNamara, editors Powder and Grains 2005, page 223, Balkema (2005)., 2005
T. Unger, J. Török, J. Kertész, D. E. Wolf: Shear Band Formation as a Variational Problem, R. Garcíja and H.J. Herrmann and S. McNamara, editors Powder and Grains 2005, page 227, Balkema (2005)., 2005
S. Fazekas, J. Török, J. Kertész, D. E. Wolf: Morphologies of three-dimensional shear bands in granular media, Physical Review E 74, 031303, 2006
J. Török, T. Unger, J. Kertész, D.E. Wolf: Shear Zones in granular materials: Optimization in a self-organized random potential, Physical Review E, 75, 011305, 2007
S. Fazekas, J. Török, J. Kertész: Critical packing in granular shear bands, Physical Review E 75, 011302, 2007





 

Events of the project

 
2012-02-15 11:10:32
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Szervetlen és Analitikai Kémia Tanszék (Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem), Új kutatóhely: Elméleti Fizika Tanszék (Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem).




Back »