Tobulėjant skaitiniams metodams ir kompiuterinei technikai atsivėrė galimybė naujų, sudėtingesnių mechaninių objektų modeliavimui. Turėdami naujus sudėtingesnių objektų modelius tyrėjai gali pritaikyti aprašytas ir sumodeliuotas šių objektų savybes su mikro struktūros ypatumais esamų ar busimų savybių nustatymui bei naujų medžiagų kūrimui. Tam intensyviai naudojami kaip eksperimentiniai taip ir skaitiniai metodai, kurių tobulinimui šiuo metu yra skiriamas labai didelis dėmesys. Skaitinis eksperimentas, kaip medžiagos tyrimo būdas pasitelkiamas dar ir todėl kad yra pigesnis ir leidžia interpretuoti jau žinomus eksperimentų rezultatus, o taip suteikia žinių naujiems tyrimams. Vienas iš metodų, kuris modeliuoja makroskopines medžiagų savybes remdamasis medžiagos mikro savybėmis yra diskrečiųjų elementų metodas (DEM). DEM metodas remiasi idėja, kad bet kokia fizikinė struktūra gali būti aprašyta kaip judančių dalelių sistema. Ši idėja pradėta taikyti ir vientisam deformuojamam kūnui aprašyti. Skirtingai nuo biriųjų medžiagų, vientiso kūno dalelės ir tarp jų egzistuojančios sąveikos yra kitokios prigimties, o jų modeliai yra fizikinės ir matematinės abstrakcijos rezultatas. Vientiso deformuojamo kūno modeliavimas diskrečiais elementais yra tik pradinėje stadijoje, o vientiso požiūrio į diskrečių elementų modelius dar nėra. Yra kelios hipotetinės versijos, grindžiamos skirtingais požiūriais. Taikant DEM kūnui, pirmas žingsnis būtu tampriųjų savybių modeliavimas. Tai yra... [toliau žr. visą tekstą] / Development of numerical methods and computation environments opened the possibility of new, more sophisticated mechanical objects modelling. In this context it is natural desire of the researchers to describe macroscopic mechanical characteristics of the materials by their microstructure, which can be adapted for simulation of the existing and future materials. For this purpose researchers are using intensively experimental and numerical methods for the development of which the highest priority is given. Numerical experiments are used because they are cheaper and allow the interpretation of already known results of experiments and provide information to new investigations. One of the methods used for modelling of macroscopic properties modelling is based on microscopic properties of material is discrete element method (DEM). The DEM traditionally was applied for the granular materials. The basic idea of DEM is that any physical structure could be described as a system of moving particles. This idea could be also applied to the description of solid deformable body. Particles forming solid body and existing interaction between them are of different nature than the granular materials because their models are often the result of physical and mathematical abstraction. The modelling of solid deformable body with the discrete elements is just at the initial stage and the unified approach to discrete elements models doesn’t exist. There are several versions of models, based... [to full text]

Development of numerical methods and computation environments opened the possibility of new, more sophisticated mechanical objects modelling. In this context it is natural desire of the researchers to describe macroscopic mechanical characteristics of the materials by their microstructure, which can be adapted for simulation of the existing and future materials. For this purpose researchers are using intensively experimental and numerical methods for the development of which the highest priority is given. Numerical experiments are used because they are cheaper and allow the interpretation of already known results of experiments and provide information to new investigations. One of the methods used for modelling of macroscopic properties modelling is based on microscopic properties of material is discrete element method (DEM). The DEM traditionally was applied for the granular materials. The basic idea of DEM is that any physical structure could be described as a system of moving particles. This idea could be also applied to the description of solid deformable body. Particles forming solid body and existing interaction between them are of different nature than the granular materials because their models are often the result of physical and mathematical abstraction. The modelling of solid deformable body with the discrete elements is just at the initial stage and the unified approach to discrete elements models doesn’t exist. There are several versions of models, based on... [to full text] / Tobulėjant skaitiniams metodams ir kompiuterinei technikai atsivėrė galimybė naujų, sudėtingesnių mechaninių objektų modeliavimui. Turėdami naujus sudėtingesnių objektų modelius tyrėjai gali pritaikyti aprašytas ir sumodeliuotas šių objektų savybes su mikro struktūros ypatumais esamų ar busimų savybių nustatymui bei naujų medžiagų kūrimui. Tam intensyviai naudojami kaip eksperimentiniai taip ir skaitiniai metodai, kurių tobulinimui šiuo metu yra skiriamas labai didelis dėmesys. Skaitinis eksperimentas, kaip medžiagos tyrimo būdas pasitelkiamas dar ir todėl kad yra pigesnis ir leidžia interpretuoti jau žinomus eksperimentų rezultatus, o taip suteikia žinių naujiems tyrimams. Vienas iš metodų, kuris modeliuoja makroskopines medžiagų savybes remdamasis medžiagos mikro savybėmis yra diskrečiųjų elementų metodas (DEM). DEM metodas remiasi idėja, kad bet kokia fizikinė struktūra gali būti aprašyta kaip judančių dalelių sistema. Ši idėja pradėta taikyti ir vientisam deformuojamam kūnui aprašyti. Skirtingai nuo biriųjų medžiagų, vientiso kūno dalelės ir tarp jų egzistuojančios sąveikos yra kitokios prigimties, o jų modeliai yra fizikinės ir matematinės abstrakcijos rezultatas. Vientiso deformuojamo kūno modeliavimas diskrečiais elementais yra tik pradinėje stadijoje, o vientiso požiūrio į diskrečių elementų modelius dar nėra. Yra kelios hipotetinės versijos, grindžiamos skirtingais požiūriais. Taikant DEM kūnui, pirmas žingsnis būtu tampriųjų savybių modeliavimas. Tai yra... [toliau žr. visą tekstą]

Tyrimų sritis ir darbo aktualumas. Kuriant modernias įvairios paskirties mechanines sistemas, technologijas ir įrangą, svarbiomis tampa jas sudarančios medžiagos. Savaime suprantama, kad žinomos ir naujai kuriamos medžiagos dabar kur kas išsamiau nagrinėjamos daugelyje mokslo šakų, įskaitant ir me-džiagų mechaniką. Visos medžiagos mezo- ir mikrostruktūros požiūriu yra ne-vienalytės. Jų mikroskopinės savybės skirtingos, lyginant su įprastu kontinuu-mu. Medžiagų savybėms tirti dažniausiai taikomi eksperimentiniai metodai. Eksperimentiniais metodais ištirti medžiagos struktūras ir jose vykstančius procesus ir įvertinti tam tikras jų savybes labai brangu. Tai viena priežasčių, kodėl skaitinis modeliavimas tampa realia tyrimų alternatyva. Skaitinį eksperi-mentą galima kartoti daug kartų, valdant bandinio parametrus, išlaikant tas pa-čias sąlygas, ir stebėti reiškiniui būdingus rodiklius visame tūryje. Šiuolaikiniai modeliavimo metodai yra kompleksiniai. Jie jungia fenome-nologines ir statistines idėjas, o matematiniai modeliai sudaromi taikant konti-nuumo mechanikos ir jų diskrečiųjų modelių bei molekulinės dinamikos pri-klausomybes. Diskrečiųjų elementų metodas (DEM) taip pat priskiriamas šiuo-laikinių metodų kategorijai. Jis skirtas kontaktuojančių dalelių sistemų dinami-niam modeliavimui. Kintanti dalelių sistemos topologija – būdingas metodo požymis. Pastaruoju metu DEM jau taikomas kontinuumui modeliuoti ir praktikoje aktualiems irimo uždaviniams spręsti. Reikia pastebėti... [toliau žr. visą tekstą] / Research area and topicality of the work. Mechanical properties and their evolution under loading are the most significant factors for the development of various mechanical structures, technologies and equipment. It seems to be natu-ral that deeper understanding of the behaviour of existing and design of new materials presents a challenge in different research areas. It should be noted, that all the materials are heterogeneous in meso- and micro- scales. They exhibit essential differences, compared to the macroscopic continuum behaviour. Basically, both experimental and numerical simulation methods are extensively applied for investigation purposes. Experimental techniques, capable of giving a realistic view of the inside of the material and extracting the real data, are very expensive. Therefore, the nu-merical simulation tools are extensively used as an alternative for investigation purposes. They have considerable advantages allowing the reproduction of multiple experiments and providing comprehensive data about ongoing phe-nomena. Recently, numerical technologies have become highly multidisciplinary subjects. They comprise phenomenological and statistical ideas, while mathe-matical models employ the relations of continuum mechanics, classical discre-tization methods and molecular dynamics. The Discrete Element Method (DEM) is one of new methods. It is aimed at simulating the dynamic behaviour of the contacting particles. Variable topology of the system of particles is an... [to full text]

Baigiamajame magistro darbe nagrinėjama dalelių mišinio dinaminė elgsena kvazistatiniame pusiausvyros būvyje. Pagrindinis dėmesys skiriamas mišinio makro- ir mikrobūsenai charakterizuoti. Darbo tikslas – ištirti betono užpildams būdingomis fizinėmis-mechaninėmis savybėmis pasižyminčio sferinių dalelių mišinio struktūrą ir elgseną fliuktuojančioje aplinkoje kvazistatinio pusiausvyros būvio sąlygomis. Dalelių mišinio elgsenos dinaminis modeliavimas atliktas diskrečiųjų elementų metodu (DEM). Modeliuoti viendispersis ir daugiadispersis mišiniai. Pagal gautus rezultatus, mišinio makrobūsena charakterizuojama struktūros užimama tūrio dalimi (tankumu), dalelių kontaktinėmis jėgomis bei koordinacijos skaičiumi. Atskirų mišinio dalelių mikrobūsena charakterizuojama taikant unikalų geometrinį metodą, sukurtą pagal Hamiltono mechanikos, bendrosios reliatyvumo teorijos ir kvantinės gravitacijos teorijų principus. Metodui realizuoti parengtas kompiuterinis algoritmas patvirtino iškeltas hipotezes. / In the Master Thesis an investigation of dynamical behavior of the mixture of particles under quasistatic equilibrium conditions was performed. It focuses on a characterization of the macro- and microstate of the mixture. The purpose of the research is to explore structure and behavior of the mixture of spherical particles, characterized by the typical physical-mechanical properties of concrete aggregates, in a fluctuating environment under quasistatic equilibrium conditions. Dynamic simulation of the behavior of the particles was performed via the discrete element method (DEM). According to the results obtained, the macrostate of the mixture was investigated in view of a volume fraction, contact forces of particles and a coordination number. A characterization of the microstate of distinct particle was done using the unique geometrical method which had been created according to Hamiltonian mechanics, the theory of relativity and the principles of quantum gravity. The developed computer algorithm allowed to confirm the hypotheses of the method.

Recently, powders of the size d (0.1 μm < d < 10 μm) have been referred to ultrafine particles. The particle shape considered is assumed to be a sphere of the diameter d. The handling of powders is of great importance for processing of pharmaceuticals, cement, chemicals and other products. Most of these technological processes involve powder compaction, storage, transportation, mixing, etc, therefore, understanding of the fundamentals of particles interaction behaviour is very essential in the design of machines and equipment as well as in powder technology, cleaning of environment and other areas. The dynamic behaviour of particulate systems is very complicated due to the complex interactions between individual particles and their interaction with the surroundings. Understanding the underlying mechanisms can be effectively achieved via particle scale research. The problem of a normal contact may be resolved in a number of ways. In spite of huge progress in experimental techniques, direct lab tests with individual particles are still rather time-consuming and expensive. The interaction of particles as solid bodies is actually a classical problem of contact mechanics. In the case of ultrafine particles, the reduction of the particle size shifts the contact zones into the nanoscale or subnanoscale. Thus, steadily increasing contribution of adhesion has to be considered in the development of the physically correct constitutive models and numerical tools. Consequently, it may... [to full text] / Ultrasmulkios dalelės yra šiuolaikinės chemijos, farmacijos, maisto ir kitų pramonės šakų produktų sudėtinė dalis. Tiriant pramoninius technologinius procesus, neišvengiamai reikalingos teorinės žinios apie ultrasmulkių dalelių elgseną. Išsamus supratimas įmanomas tik atlikus įvairius tyrimus. Pastaruoju metu milteliai, klasifikuojami kaip ultrasmulkios (0,1 < d < 10 μm) dalelės, imti plačiai naudoti pramoniniuose procesuose, todėl suprasti ultrasmulkių dalelių elgsenos fundamentalumą miltelių technologijoje yra labai svarbu. Ultrasmulki dalelė yra itin maža, todėl su ja atlikti fizinį eksperimentą, kuris reikalauja specialios įrangos bei žinių, labai sunku. Tokiu atveju dažniausiai naudojamas skaitinis eksperimentas, kurį galima atlikti virtualiai. Skaitinio eksperimento metu yra tiriamos dinaminės ultrasmulkios dalelės savybės bei sprendžiamas dinaminis uždavinys. Taikant skaitinius modelius bei dalelės judėjimą aprašančias jėgų lygtis, naudojami sąveikos modeliai, apimantys adhezinę, klampią, tamprią bei tampriai plastinę sąveikas. Mikroskopinis adhezinės sąveikos modeliavimas – aktualus mechanikos mokslo uždavinys. Taikant sąveikos modelius, svarbu pritaikyti ir diskrečiųjų elementų metodą, kadangi, norint aprašyti dalelių elgseną, visų pirma reikia su-vokti ir aprašyti dalelės modelį. Dalelės elgsenos skaitiniam modeliavimui siūlomi teoriniai modeliai leidžia tirti dalelės sąveiką su dalele ar tampria puserdve bei sąveikos dinamiką. Šie modeliai galėtų būti pritaikyti... [toliau žr. visą tekstą]