Odhad mezikrystalových kontaktních sil měřením kinematického pole

V experimentálních studiích mikromechaniky zrnitých materiálů je dnes měření kontaktních sil mezi částicemi výzvou ve srovnání s mnohem lépe zavedenými nástroji a technikami pro kinematickou charakterizaci v měřítku částic. Tato disertační práce řeší tento ambiciózní problém.

Odhad mezikrystalových kontaktních sil měřením kinematického pole
Odhad mezikrystalových kontaktních sil měřením kinematického pole

Navrhovaný přístup zahrnuje dva aspekty: (i) experimentální charakterizaci kontaktní mřížky a kinematiky v měřítku částic, které lze provést standardními zobrazovacími technikami; (ii) numerický přístup schopný využít tato měření k odvození kontaktních sil. Jedním z omezení, které jsme si kladli, bylo ne spoléhat se pouze na znalosti geometrie částic a sítě kontaktů při provádění odečtu kontaktních sil. Za tímto účelem byly navrženy tři různé numerické techniky: metoda založená na pružnosti kontaktů (CEM), metoda založená na kontaktní dynamice (CDM) a metoda založená na elastoplastické rovnováze sestavy.

metoda založená na elastoplastické rovnováze sestavy
metoda založená na elastoplastické rovnováze sestavy

granulovaný (QSM). Každá z těchto technik je založena na přístupu rodiny metod diskrétních prvků; jde o DEM typu Cundall, nepravidelnou dynamiku kontaktů a přístup elastoplastického statického výpočtu. Nejedinečnost řešení je hlavním problémem zvolených technik a úzce souvisí s neurčitostí sil v systému. Tyto tři metody jsou nejprve představeny a ověřeny jejich aplikací na odhad sil v 2D granulárních systémech generovaných pomocí explicitních simulací DEM. Bereme tyto simulace jako „ideální“ experimenty v tom smyslu, že poskytují data podobná těm získaným z experimentů, avšak bez chyb měření.

Odhad mezikrystalových kontaktních sil měřením kinematického pole
Odhad mezikrystalových kontaktních sil měřením kinematického pole

Zjevnou výhodou této strategie je získání sad sil, které slouží jako autentický odkaz. Na tomto základě lze studovat hlavní aspekty ovlivňující stanovení sil. Zejména je zdůrazněna zásadní role historie nakládání a byla prozkoumána určitá řešení, která je zohlední při určování sil. Posouzení vlivu Byla také provedena chyba měření k předpovědi použitelnosti každé metody na skutečné experimenty. Je také poskytnuta krátká analýza variability řešení a nakonec byly učiněny pokusy odvodit síly z experimentů prováděných v zařízení 1gamma2epsilon.

Kinematika částic a konektivita byly hodnoceny pomocí techniky korelace digitálního obrazu
Kinematika částic a konektivita byly hodnoceny pomocí techniky korelace digitálního obrazu

Kinematika částic a konektivita byly hodnoceny pomocí techniky korelace digitálního obrazu. Byly objasněny výhody a nevýhody těchto tří metod. Vedou nás k tomu, abychom zvážili kombinované použití těchto tří metod, abychom mohli využít jejich silné stránky. V budoucnu bude vhodné uvažovat o zohlednění stability řešení – v konvergenčním algoritmu směrem k řešení – s nadějí na omezení variability řešení.