简单连续介质模型对多种颗粒侵入的适用性
软凝聚态物质
2021-07-16 v2 应用物理
地球物理
摘要
颗粒侵入在自然和人造环境中均常见。与典型固体和流体不同,颗粒介质在各种侵入场景中可同时表现出类流体和类固体特征。这种多相行为增加了精确建模这些及其他屈服(或可流动)材料的难度。微观尺度建模方法,如 DEM(离散元法),通过在颗粒尺度建模介质来捕捉此行为,但人们通常关注此类系统的宏观尺度表征。我们考察了一种宏观尺度连续介质方法在建模和理解多种颗粒侵入案例中各类宏观现象物理过程的适用性,使用了两种基本摩擦屈服本构模型。我们将预测的颗粒力响应和物质流动与四个准二维侵入案例中的实验数据进行比较:(1)水平浸没侵入运动中的深度相关力响应;(2)平行板垂直侵入中分离相关的阻力变化;(3)自由表面犁耕中初始密度相关的阻力波动;以及(4)未压实颗粒介质中垂直板侵入过程中的流动区发展。我们的连续介质建模方法捕捉了流动过程和阻力,同时提供了关键的中观和宏观洞察。随后将建模结果与实验数据比较。我们的研究突出了连续介质建模方法如何为各种颗粒侵入现象的高效建模及概念理解提供替代方案。
引用
@article{arxiv.2101.10321,
title = {Efficacy of simple continuum models for diverse granular intrusions},
author = {Shashank Agarwal and Andras Karsai and Daniel I Goldman and Ken Kamrin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2101.10321},
year = {2021}
}
备注
14 pages, 8 figures, and 4 movies