June 2-4, 2015, Omsk, Russia
XXIV Conference on Numerical Methods for Solving Problems in the Theory of Elasticity and Plasticity

Клишин С.В.  

О вихревом течении сыпучей среды в ограниченной области

Сыпучие среды занимают промежуточное положение между жидкостями и твердыми телами. С одной стороны, сыпучий материал без сцепления подобен жидкости, так как до известной степени принимает форму емкости, в которой находится, способен к истечению из емкостей и т.д. С другой стороны, в стесненных условиях деформирования сыпучие среды обнаруживают все признаки поведения твердых тел. Сыпучие материалы обладают целым рядом свойств, присущих сложным грунтам, горным породам, металлам, различным искусственным материалам. Поэтому теория и экспериментальные исследования сыпучих сред в значительной мере проясняют и многие эффекты деформирования и разрушения этого гораздо более широкого класса материалов.

Если говорить о теоретических моделях, то сыпучие среды, безусловно, ближе к твердым телам и горным породам, чем к жидкостям. Типичной ситуацией при деформировании твердых тел является локализация сдвигов и реализация ограниченных во времени деформаций. Типичной же ситуацией при течении жидкостей является образование вихрей и неограниченное развитие деформаций. Можно, однако, указать один класс специальных нагружений сыпучей среды, которые неизбежно будут приводить к неограниченным деформациям и формированию в среде вихревых движений.

В представленной работе методом дискретных элементов численно исследована задача о формировании вихревого движения в сыпучей среде. Материал представлен набором сферических частиц с заданным распределением радиусов. На контактах между элементами учитывается сухое трение и сопротивление качению. Приведены кинематические картины деформирования материала. Исследованы траектории движения отдельных частиц в процессе численного эксперимента, продемонстрировано образование устойчивого ядра течения, внутри которого деформации материала малы. Даны значения нормальных и касательных напряжений, действующих на границах области со стороны материала. Показано, что касательные напряжения на стенках контейнера порождают опрокидывающий момент, а также их интенсивный износ.

Abstracts file: Клишин СВ.docx


To reports list