2004年3月30
颗粒材料——包括从亚博网站下载煤到可可爆米花——物理物质不太符合已知的任何阶段的事:固体、液体或气体。
在压力下保持谷物,真空包装的咖啡为例,有固体状的行为;打开包,把它倒入一个容器和突然,谷物自由流动液体。
颗粒材料的改变性格可以产生毁灭性的影响,例如干扰地球的地震发生后就足以引发坚实亚博网站下载地转向mush和灾难性的后果。
安托瓦妮特西里亚斯博士数学和统计学系高级讲师墨尔本大学说,“即使是部分提前在我们了解颗粒的媒体行为有深远的影响在经济和全球国家的幸福指数。”
然而,尽管在规模上仅次于水人类活动的优先级,并认为占地球上所有能源消耗的百分之十,背后的物理颗粒材料在很大程度上仍未知。亚博网站下载
西里亚斯博士说,“这样做的原因是,这些看似简单的材料展示一个丰富而复杂的流变学。”亚博网站下载
科学家们普遍转向连续介质理论预测固体和液体的行为——它看起来在一个对象作为一个整体而不是它各部分的总和。
然而,理论崩溃当应用于颗粒材料,因为材料的属性信息在粒子级别是失踪——它把一袋沙子当作一块整体,不包含个人信息亚博网站下载谷物和它们相互摩擦和辊的难易程度。
一个替代方法是模型每一个颗粒,这就是离散单元法(DEM),但这种方法是计算密集型和极其昂贵,和一把沙子是关于当前的超级计算机可以处理。
最近的一个模型,丰富了连续模型,是一种混合的连续性和民主党。
它使用连续介质模型的基本形式,但丰富了信息在显微结构的水平,所以方程描述了一袋沙子与个人信息渗透谷物以及它们是如何相互作用的。
西里亚斯博士说,“结果是一幅有更高的分辨率比所提供的连续介质理论。”
“在正确的级别的分辨率可以看到重要的微观结构,称为“剪切带”,这给洞察失败这种材料的特性和个性的转变。”亚博网站下载
“从某种意义上说,我们在尽力理解触发器人格改变颗粒材料和微观结构的剪切带是关键或签名,这些材料清单,因为他们经历一个过渡从固体到液体。”亚博网站下载
没有人成功地设法了解剪切带的本质。
现在,力学和细粒度的传媒集团的墨尔本大学的数学与统计西里亚斯博士的带领下,开创了第一个丰富了连续介质模型能够看到剪切带。
西里亚斯博士说,“我们已经找到一种方法来捕捉和预测不仅是人格分裂,而且关键的过渡机制。”
“这全新水平的预测能力是其他任何连续介质模型无法比拟的,它的美丽是它不仅是更多的计算效率比民主党,但所有底层物理有微尺度水平,完全暴露在方程。”
“通过实现这种新型的材料模型在计算机模拟颗粒的过程中,我们希望获得更准确的预测,因此更好地控制颗粒的行为在现实世界的情形。”
研究结果发表在期刊粉技术,岩土工程,Acta Mechanica,颗粒物质,国际期刊在地质力学分析和数值方法,一些Numerik Mathematik,和固体和结构的国际期刊。