Search
Search results for: granular materials
-
Conductivity and superconductivity in granular materials
PublicationMetale i nadprzewodniki granulaste są bardzo ciekawymi materiałami dzięki jednoczesnej obecności oddziaływań kulombowskich, tunelowania elektronów i par Coopera oraz różnych zjawisk związanych z nieuporządkowaniem. W pracy przedstawiono i porównano niektóre właściwości granulastych nisko- i wysokotemperaturowych nadprzewodników. Granulasty nadprzewodnik wysokotemperaturowy otrzymano metodą krystalizacji w fazie stałej szkła (Bi,Pb)-Sr-Ca-Cu-O....
-
Influence of grain shape on the mechanical behaviour of granular materials
PublicationWe performed series of numerical vertical compression tests on assemblies of 2D granular material using a Discrete Element code and studied the results in regard to the grain shape. The samples consist of 5000 grains made either of 3 overlapping discs (clump - grain with concavities) or of six-edged polygons (convex grain). These two types of grains have a similar external envelope, ruled with a geometrical parameter α. In the...
-
Influence of the grains shape on the mechanical behavior of granular materials
PublicationDiscrete Element Method is a numerical method suitable for modeling geotechnical problems concerning granular media. In most cases simple forms of grains, like discs or spheres, are used. But these shapes are capable of soil behavior modeling up to a certain point only, they cannot reflect all of the features of the medium (large shear resistance and large volumetric change). In order to reflect the complex behavior of the real...
-
Further remarks on well posedness with in hypoplasticity for granular materials.
Publication...
-
Modelling of shear zones in granular materials within hypoplasticity.
PublicationW artykule przedstawiono wyniki numerycznej analizy ściskania w płaskim stanie odkształcenia dla materiałów granulowanych. Obliczenia przeprowadzono z modelem hipoplastycznym rozszerzonym o obroty, nielokalność i gradienty odkształceń.
-
On the material symmetry group for micromorphic media with applications to granular materials
PublicationWithin the framework of the theory of nonlinear elastic micromorphic continua we introduce the new definition of the local material symmetry group. The group consists of ordered triples of second- and third-order tensors describing such changes of a reference placement that cannot be recognized with any experiment. Using the definition we characterize the micromorphic isotropic media, micromorphic fluids, solids and special intermediate...
-
FE-analysis of contractant shear zones in loose granular materials
PublicationW artykule przedstawiono wyniki numerycznej analizy stref ścinania w materiałach granulowanych luźnych. Obliczenia wykonano dla 4 różnych problemów brzegowych: ścinania warstwy między dwoma bardzo szorstkimi ścianami, ściskania w płaskim stanie odkształcenia, dwuosiowego ściskania, odporu na ściankę. Obliczenia wykonano stosując metodę elementów skończonych na bazie mikropolarnego prawa hipoplastycznego.
-
Modeling of textural anisotropy in granular materials with micro-polar hypoplasticity
PublicationW artykule przedstawiono wyniki numerycznej wpływu anizotropii strukturalnej w materiałach granulowanych na powstawanie lokalizacji odkształceń. Obliczenia wykonano dla ściskania w płaskim stanie odkształcenia stosując metodę elementów skończonych na bazie mikropolarnego prawa hipoplastycznego. Wpływ anizotropii modelowano stosując skorelowane pola początkowego wskaźnika porowatości.
-
From flow to jamming: Lattice Gas Automaton simulations in granular materials
PublicationWe introduce the first extension of a Lattice Gas Automaton (LGA) model to accurately replicate observed emergent phenomena in granular materials with a special focus on previously unexplored jamming transitions by incorporating gravitational effects, energy dissipation in particle collisions, and wall friction. We successfully reproduce flow rate evolution, density wave formation, and jamming transition observed in experiments....
-
Application of the expanded clay aggregate in form of granular materials for water treatment
PublicationThe paper aimed to evaluate the efficiency of Filtralite MonoMulti compared to the conventional dual-media filter beds comprising silica sand layer covered with anthracite coal. Filtralite media are composed of processed (expanded), highly porous clay products characterized by relatively rough grain surfaces. In order to compare these different media filters in a reliable way, the pilot filter columns operated in parallel, under...
-
Explicit accumulation model for granular materials under multiaxial cyclic loading.
PublicationPróba korelacji parametrów modelu akumulacyjnego piasku z wynikami badań dynamicznych piasku.
-
Modeling of textural anisotropy in granular materials with stochastic micro-polar hypoplasticity.
PublicationW artykule przedstawiono wyniki numerycznej wpływu anizotropii strukturalnej w materiałach granulowanych na powstawanie lokalizacji odkształceń. Obliczenia wykonano dla ściskania w płaskim stanie odkształcenia stosując metodę elementów skończonych na bazie mikropolarnego prawa hipoplastycznego. Wpływ anizotropii modelowano stosując skorelowane pola początkowego wskaźnika porowatości.
-
Investigations of vortex structures in granular materials under earth pressure conditions by DEM
PublicationW artykule pokazano rozwój wirów na poziomie ziarna materiału granulowanego podczas parcia pasywnego piasku na sztywną ściankę przemieszczającą się poziomo. Obliczenia wykonano stosując metodę DEM. Przyjęto 3 różne sposoby wyznaczenia wirów i ich czestotliwości.
-
Discrete modelling results of a direct shear test for granular materials versus FE results
PublicationArtykuł porównuje wyniki DEM i MES dla testu bezpośredniego ścinania materiałów granulowanych. Obliczenia MES wykonano przy zastosowaniu mikropolarnego modelu hipoplastycznego. W obliczeniach DEM z kulami i momentami kontaktu zwrócono uwagę na zjawiska mikrostrukturalne w strefie ścinania na poziomie ziaren.
-
Shear-Jamming in Two-Dimensional Granular Materials with Power-Law Grain-Size Distribution
Publication -
Experimental study on shear localization in granular materials within combined strain and stress field
PublicationLokalizacja odkształceń stycznych w materiałach granulowanych była przedmiotem badań doświadczalnych podczas przemieszczania się sztywnej ścianki. Wykonano pomiary przemieszczeń stosując metodę korelacji obrazów cyfrowych. Natomiast pomiary średnich naprężeń wykonano stosując metodę foto-sprężystości. Zastosowano jako materiał granulowany piasek oraz szklane kulki.
-
COMPARISON OF THE CONVENTIONAL AND ALTERNATIVE GRANULAR MATERIALS FOR DUAL-MEDIA FILTRATION OF GROUNDWATER: PILOT PLANT TESTING
PublicationNowadays, occurrence of abnormal mineral or organic natural (geogenic) compounds concentrations, in ground and infiltration water, but also quite often in surface waters, is now a common problem encountered in Poland, Europe and many other countries throughout the world. The most concern is usually paid on the removal of iron (Fe) and manganese (Mn) as well as anthropogenic compounds (in particular referring to the organic compounds...
-
Polygons vs. clumps of discs: A numerical study of the influence of grain shape on the mechanical behaviour of granular materials
PublicationWe performed a series of numerical vertical compression tests on assemblies 01 20 granular material using a Discrete Element code and studied the results with regard to the grain shape. The samples consist of 5000 grains made from either 3 overlapping discs (clumps - grains with concavities) or six-edged polygons (convex grains). These two grain type have similar external envelope, which is a fund ion of a geometrical parameter...
-
Quantitative estimation of volume changes of granular materials during silo flow using X-ray tomography.
PublicationW artykule przedstawiono wyniki badań doświadczalnych nad zmianami objętościowymi materiału granulowanego podczas przepływu silosowego. Badania wykonano przy zastosowaniu tomografii rentgenowskiej. Wyniki porównano z wynikami doświadczalnymi przy zastosowaniu cyfrowej obróbki zdjęć płynącego materiału.
-
FE-modeling of shear resistance degradation in granular materials during cyclic shearing under CNS condition
PublicationW artykule przedstawiono wyniki numerycznej analizy degradacji wytrzymałości na ścinanie w materiałach granulowanych podczas cyklicznego ścinania z warunkiem stałej sztywności normalnej. Obliczenia wykonano przy zastosowaniu metody elementów skończonych i mikropolarnego modelu hipoplastycznego.
-
Non-coaxiality and stress-dilatancy rule in granular materials: FE-investigation within micro-polar hypoplasticity
PublicationW artykule przedstawiono wyniki numerycznej analizy nieosiowości i zasady naprężenie-dylatancja w materiałach granulowanych podczas ściskania dwuosiowego. Obliczenia wykonano przy zastosowaniu metody elementów skończonych i mikropolarnego modelu hipoplastycznego.
-
Photo-elastic and DIC techniques to study development of dilatant and compaction shear bands within granular materials
PublicationW artykule omówiono wyniki doświadczalne w odniesieniu do rozwoju stref ścinania w materiałach granulowanych. Wyniki stref ścinania otrzymano stosując metodę foto-sprężystą oraz technikę korelacji cyfrowych obrazów DIC. Pokazano zalety i wady obu metod to wykrywania stref scinania.
-
Modeling of strain localization in granular and quasi-brittle materials
PublicationW artykule przedstawiono wyniki symulacji lokalizacji odkształceń w materiałach granulowanych i kruchych. Zasosowano różne modele w ramach mechaniki ośrodków ciągłych i dyskretnych. Wyniki obliczeń porównano z doswiadczeniami.
-
Contact force network evolution in active earth pressure state of granular materials: photo‑elastic tests and DEM
PublicationArtykuł omawia ewolucję sieci sił kontaktowych w materiałach granulowanych podczas quasi-statycznego stanu aktywnego. Doświadczenia foto sprężyste zostały wykonane dla kulek szklanych. Doświadczenia zostały symulowane stosując metodę elementów dyskretnych (DEM). Model DEM prawidłowo przewidział strukturę sił kontaktowych i ich wielkość, lokalizację odkształceń oraz obszary zmian fazowych.
-
Effect of boundary, shear rate and grain crushing on shear localization in granular materials within micro-polar hypoplasticity
PublicationW artykule przedstawiono wpływ 3 efektów na zachowanie się materiałów granulowanych: warunku brzegowego, prędkości ścinania oraz miażdżenia ziaren. Obliczenia wykonano przy pomocy mikropolarnego prawa hipoplastycznego rozszerzonego o efekt prędkości ścinania i miażdżenia ziaren w oparciu o teorię mechaniki zniszczenia. Szczególna uwagę zwrócono na rozkład lokalizacji odkształceń stycznych.
-
FE-simulations of size effects in granular and quasi-brittle materials
PublicationW artykule przedstawiono symulacje efektów skali w materiałach granulowanych i kruchych. Obliczenia wykonano dla ściskania dwuosiowego i fundamentu w przypadku materiałów granulowanych oraz belek zginanych w przypadku materiałów kruchych. Do obliczeń wykorzystano mikropolarne prawo hipoplastyczne i sprężysto-plastyczne prawo z nielokalnym osłabieniem.
-
Coupled evolution of preferential paths for force and damage in the pre-failure regime in disordered and heterogeneous, quasi-brittle granular materials.
PublicationMetoda elementów dyskretnych (DEM) została wykorzystana do symulacji betonu poddanego jednoosiowemu rozciąganiu. Beton modelowano jako materiał losową heterogeniczy 2/3-fazowy, złożony z cząstek kruszywa, matrycy cementowej i stref przejściowych międzyfazowej. Odkryto dowody na zoptymalizowaną transmisję siły, scharakteryzowaną przez dwa nowe wzorce, które przewidują i wyjaśniają sprzężoną ewolucję ścieżki siły i uszkodzenia od...
-
Early prediction of macrocrack location in concrete and other granular composite materials
PublicationHeterogeniczne kruche kompozyty, takie jak beton, ceramika i skały składają się z ziaren połączonych wiązaniami. Pytanie, czy ścieżka pęknięcia, która prowadzi do zniszczenia może być przewidziania na podstawie znanych cech mikrostrukturalnych, a mianowicie łączności wiązań, rozmiaru, energii pękania, wytrzymałości pozostają otwarte. Istnieje wiele kryteriów pęknięć. Najczęściej używane są oparte na postulowanym ekstremum naprężenia...
-
Selection of material for X-ray tomography analysis and DEM simulations: comparison between granular materials of biological and non-biological origins
PublicationPhysical properties and X-ray tomography images of five different granular materials: glass bead, glass grit, short grain white rice, sorghum and clay granules (Seramis) are investigated to select the most promising materials for numerical simulations and time-lapse X-ray tomography imaging. The examined materials represent granular materials of non-biological origin (glass bead, glass grit and Seramis) and granular plant materials...
-
Numerical investigations of micropolar effects in granular materials undercyclic shearing. Numeryczne badania efektów mikropolarnych w materiałach granulowanych podczas cyklicznego ścinania.
PublicationOmówiono wpływ cyklicznego ścinania na lokalizację odkształceń stycznych w materiałach granulowanych. Obliczenia wykonano metodą elementów skończonych na bazie mikropolarnego prawa hipoplastycznego dla wąskiej warstwy piasku. Obliczenia wykonano dla dużej amplitudy ścinania i różnych początkowych zagęszczeń piasku.
-
Application of a cellular automaton to simulations of granular flow in silos
PublicationA cellular automaton based on a gas model of hydrodynamics was used to calculate the kinematics of non-cohesive granular materials during confined flow in a mass flow and funnel flow model silo. In the model, collisions of particles were taken into account during granular flow. In addition, a simplified automaton was used wherein granular flow was assumed as an upward propagation of holes through a lattice composed of cells representing...
-
Structured deformation of granular material in the state of active earth pressure
PublicationThe paper focuses on the ability of granular materials to undergo structured deformation by analysing the data from the retaining wall model tests and discrete element simulations. The structured deformation means the movement of a granular material which produces a stable, regular pattern of multiple shear bands. The paper's primary purpose is to study this kind of deformation for the selected data representing the state of active...
-
Zbigniew Sikora prof. dr hab. inż.
People -
ECONOMICAL AND SAFE METHOD OF GRANULAR MATERIAL STORAGE IN SILOS IN OFFSHORE PORT TERMINALS
PublicationThe article discusses issues related with storage of granular materials in silos made of corrugated sheets and reinforced with vertical ribs. Advantages and disadvantages of these structures are named, and typical technological solutions used by largest silo producers are presented. Moreover, basic assumptions of Eurocode 3 are discussed in the context of determining the buckling load capacity of a ribbed jacket. Alternative methods...
-
Assembly of 1D Granular Structures from Sulfonated Polystyrene Microparticles
PublicationBeing able to systematically modify the electric properties of nano- and microparticles opens up new possibilities for the bottom-up fabrication of advanced materials such as the fabrication of one-dimensional (1D) colloidal and granular materials. Fabricating 1D structures from individual particles offers plenty of applications ranging from electronic sensors and photovoltaics to artificial flagella for hydrodynamic propulsion....
-
Meso‐scale analyses of size effect in brittle materials using DEM
PublicationThe paper describes numerical meso-scale results of a size effect on strength, brittleness and fracture in brittle materials like concrete. The discrete element method (DEM) was used to simulate the size effect during quasi-static splitting tension with the experimental-based meso-structure. The two-dimensional (2D) calculations were carried out on concrete cylindrical specimens with two diameters wherein two different failure...
-
Modelling of shear zones during quasi-static granular silo flow using material point method (MPM)
PublicationThe paper focuses on confined silo flow of cohesionless sand. The problem considered is a quasi-static flow in a plane strain model silo with parallel walls simulated with the material point method (MPM). The simulation used a non-local hypoplastic constitutive model. Initially, the paper validated the implemented numerical approach with basic element tests and a plane strain compression test. The subsequent MPM calculations for...
-
Combining X-ray tomogrpahy imaging and DEM simulations to investigate granular material flow during silo discharging
PublicationEven after few decades of research, the study of particle motion taking place during silo discharging hasn’t been fully addressed, both experimentally and numerically, because of nontrivial behaviors that occur during associated flow patterns. For instance, discrete element method (DEM) has shown good qualitative prediction potential of velocity profile, but, on the other hand, frequently failed to match quantitatively experimental...
-
Tome-lapse X-ray tomography imaging of flow patterns in versatile silo model
PublicationThe paper introduces a new versatile silo model that was especially designed for in situ X-ray tomography studies of silo discharge for various flow conditions, namely concentric and eccentric. The presented work focuses on organic granular materials where low fraction of short-grain white rice is mixed with spheroidal sorghum particles. The high-quality tomography images combined with adequate image processing strategy allows...
-
SEM micrographs of the austenitic stainless steel corrosion in asphalt fumes
Open Research DataThe dataset contains the scanning electron microscopy (SEM) studies of the austenitic stainless steels: AISI 304, AISI 316, AISI 321 and duplex stainless steel AISI 2205. The samples were polished and exposed to the installation carrying asphalt fumes at elevated temperatures (approx. ~210-240 Celsius). The exposition duration was three months. Some...
-
Measurements of Thermal Conductivity of LWC Cement Composites Using Simplified Laboratory Scale Method
PublicationThe implementation of low-energy construction includes aspects related to technological and material research regarding thermal insulation. New solutions are sought, firstly, to reduce heat losses and, secondly, to improve the environment conditions in isolated rooms. The effective heat resistance of insulating materials is inversely proportional to temperature and humidity. Cement composites filled with lightweight artificial...
-
A benchmark for particle shape dependence
PublicationParticle shape is a major parameter for the space-filling and strength properties of granular materials. For a systematic investigation of shape effect, a numerical benchmark test was set up within a collaborative group using different numerical methods and particles of various shape characteristics such as elongation, angularity and nonconvexity. Extensive 2D shear simulations were performed in this framework and the shear strength...
-
Relationship between vortex structures and shear localization in 3D granular specimens based on combined DEM and Helmholtz-Hodge decomposition.
PublicationRelationship between vortex structures and shear localization in 3D granular specimens based on combined DEM and Helmholtz-Hodge decomposition. Granular Matter, doi:10.1007/s10035-018-0815-0, 2018.
-
DEM investigations of two-dimensional granular vortex- and anti-vortex- structures during plane strain compression.
PublicationDEM investigations of two-dimensional granular vortex- and anti-vortex- structures during plane strain compression.
-
Airstrip Ground Improvement Works by Blasting Charge Technique and Dredged-Ash Material Mixture
PublicationSoil improvement by blasting charge technique is known in geotechnics as one of the efficient and inexpensive method. It can be used in preparing of underground to found road construction and buildings as well. The technique proves usefulness especially when dynamic load is applied. It is because of non-stiff or rather resilient type soil after improvement. In noncohesive or organic soil, blasting charge...
-
Particle shape dependence in 2D granular media
PublicationParticle shape is a key to the space-filling and strength properties of granular matter. We consider a shape parameter eta describing the degree of distortion from a perfectly spherical shape. Encompassing most specific shape characteristics such as elongation, angularity and non-convexity, eta is a low-order but generic parameter that we used in a numerical benchmark test for a systematic investigation of shape dependence in sheared...
-
Experimental Study of the Resistance to Influence of Aggressive Liquids on Lightweight Concrete
PublicationIn light of the scientific research, the corrosion of concrete structures is one of the main problems that may reduce their durability due to the negative impact of the natural environment. The paper analyzes the influence of the type of component on the selected properties of lightweight concrete subjected to the influence of aggressive liquids. Four concrete mixes were prepared with a granular aggregate made of foamed glass (GEGA)...
-
Use of radiography images and gray level co-occurrence matrix to investigate gravitational granular flow
PublicationThe paper presents analysis of granular gravitational flow based on radiography images processing. The investigations were conducted for silo model geometry with concentric/eccentric discharging modes. The continuous X-ray radiography scans of granular material distribution, acquired during flow, were obtained by means of an especially designed model silo with rectangular bin and different settings of hopper angles. Image processing...
-
Cavity-expansion approximation for projectile impact and penetration into sand
PublicationA one-dimensional problem of a spherical cavity expanding at a constant velocity from zero initial radius in an infinite granular medium, which has the first-kind self-similar solution, is considered. We are solving this dynamic spherical cavity-expansion problem to model rigid spheres penetrating into a granular media. Elastic–plastic deformation of the granular media is described in a barotropic approximation, using the high-pressure...
-
Discussion:Horizontal stress increase induced by deep vibratory compaction
PublicationDeep compaction control of granular material using the results of field tests. The analysis include the CPTU and DMT tests terformed before and after compaction works.