Simulation of poly- and monodispersed granular material. Part I: Structure characteristics

Abstract

The paper presents two part investigation into the behaviour of poly- and monodispersed granular material applying the discrete element method (DEM). Granular aggregates involve the compaction of spherical particles within the wall-bounded domain under gravity force and randomly induced small velocities of the grains. Part I discusses the modelling technique and correctness of the obtained results and analyzes the characteristics of granular material structure after the compaction process relying on the coordination number, particle contacting forces and volume fraction distribution. Referring to the stressed arches, the locked clusters of granular material containing small particles were detected. For the purpose of providing the characterization of micro and macrostates of these clusters, Hamiltonian mechanics was introduced.

Article in Lithuanian.

Daugiadispersio ir viendispersio dalelių mišinio elgsenos tyrimas. I dalis: Struktūros charakterizavimas

Santrauka. Diskrečiųjų elementų metodu modeliuota viendispersio ir daugiadispersio sferinių dalelių mišinio elgsena. Dėmesys skirtas mišinio mikro- ir makrostruktūros charakterizavimui, pasitelkiant dalelių dinaminio modeliavimo rodiklius. Pirmojoje straipsnio dalyje aptarta modeliavimo metodika ir grindžiamas gautųjų rezultatų korektiškumas, remiantis kontroliuojamaisiais mechaniniais būvio parametrais. Dalelių mišinio struktūrai charakterizuoti makrolygmeniu naudoti šie rodikliai: struktūros užimama tūrio dalis (tankumas), koordinacijos skaičius, dalelių kontaktinės jėgos. Aprašomas dalelių būsenų charakterizavimas taikant Hamiltono mechanikos principus.

Reikšminiai žodžiai: diskrečiųjų elementų metodas, daugiadispersis, viendispersis sferinių dalelių mišiniai, makrostruktūra, mikrostruktūra, kvazistatinis dalelių pusiausvyros būvis, Hamiltono mechanika, fazinė erdvė

Keyword : discrete element method, polydispersed, monodispersed granular material, microstructure, quasistatic state, Hamiltonian mechanics, phase space