Nyírási lokalizáció kialakulása szemcsés anyagokban (munkabeszámoló)
Szabó Balázs tudományos segédmunkatárs, MTA Wigner FK, SZFI Komplex Folyadékok Osztály, Részben Rendezett Rendszerek Csoport 2013. júniustól 2014. májusig doktorandusz, ELTE TTK DI Fizika Program
Témavezető: Börzsönyi Tamás
Utolsó munkabeszámolót (2013. május 7.) megelőző eredmények Rétegzett anyagok
T. Börzsönyi, T. Unger, B. Szabó, PRE (2009) T. Börzsönyi, T. Unger, B. Szabó, S. Wegner, F. Angenstein, R. Stannarius, Soft Matter (2011)
Elnyújtott részecskékből álló anyagok
T. Börzsönyi, B. Szabó, G. Törös, S. Wegner, J. Török, E. Somfai, T. Bien, R. Stannarius, PRL (2012) T. Börzsönyi, B. Szabó, S. Wegner, K. Harth, J. Török, E. Somfai, T. Bien, R. Stannarius, PRE (2012) R. Stannarius, S. Wegner, B. Szabó, T. Börzsönyi, Powders and Grains (2013)
Nyírási lokalizáció kialakulása szemcsés anyagokban
felülnézet: (korund mákszemekkel)
Milyen a nyírási zóna fejlődése? Mik az általános jellemzői? A különböző anyagokra milyen eltérések tapasztalhatóak? Mit mondhatunk a sűrűségről? B. Szabó, J. Török, E. Somfai, S. Wegner, R. Stannarius, A. Boese, F. Angenstein, T. Börzsönyi, PRE (2014, benyújtásra kész) S. Wegner, R. Stannarius, A. Boese, G. Rose, B. Szabó, E. Somfai, T. Börzsönyi, Soft Matter (2014, elfogadva)
Nyírási lokalizáció kialakulása szemcsés anyagokban Vizsgált geometriák:
Mérési módszerek:
Nyírási lokalizáció szemcsés anyagokban
Illesztett függvény:
1 y − y0 D( y ) = 1 + erf 2 2 ⋅w
Lineáris cella, felszíni mérés
üveggolyók
homok
stacionárius állapotban homokra kisebb 1mm
a letörés
γ
= 0.1-től 1-ig tart, homokra később
a letörés mértéke nagyobb homokra
Hengeres cella, felszíni mérés
üveg rudak szilika gél
5mm
korund
L / d = 3.5
Hengeres cella, felszíni mérés
üveg rudak szilika gél
5mm
korund
L / d = 3.5
Lineáris cella, MRI a zóna szélességének fejlődése a teljes keresztmetszetre
repce
5mm
Lineáris cella, MRI mérés stacionárius állapot
repce
5mm
Ries et al, PRE (2007)
Lineáris cella, MRI mérés
repce
5mm
Hengeres cella, CT mérés fa rudak
L/d =5
fa rudak
L / d = 3.3
borsó
fa rudak
L/d = 2
L / d = 3.3 L / d = 5
fa rudak
L/d = 2
10mm borsó
Hengeres cella, CT mérés
borsó
fa rudak
L/d = 2
L / d = 3.3 L / d = 5
10mm a nyírt tartományban alacsonyabb felszín
Hengeres cella, CT mérés
borsó
fa rudak
L / d = 2 L / d = 3.3 L / d = 5
10mm a nyírt tartományban kisebb a sűrűség
Hengeres cella, CT mérés a rendszer sűrűsége 6 pillanatra
fa rudak
L/d =5
10mm
Hengeres cella, CT mérés
borsó
10mm
fa rudak
L / d = 2 L / d = 3.3 L / d = 5
Hengeres cella, CT mérés a kinyert deformációs skálák (exponenciálist illesztve)
borsó
10mm
fa rudak
L / d = 2 L / d = 3.3 L / d = 5
a sűrűséghez és az orientációs szöghöz tartozó skálák függetlenek az elnyújtottságtól a zóna szélességéhez és a rendparaméterhez tartozó skálák növekednek elnyújtottsággal
Összefoglalás A nyírási zóna szélessége: • nem monoton fejlődést mutat • az anizometria növelésével egyre később csökken • érdes részecskékre stacionárius állapotban kisebb, mint golyókra
A sűrűség csökkenésének skálája független a részecskék alakjától, ahogy az orientációs szög is A zóna szélessége, valamint a rendparaméter elnyújtottabb részecskékre lassabban áll be A nyírás hatására mind az anyag sűrűsége, mind a magassága csökken
Fémhabok röntgentomográfos képeinek elemzése detektált buborékok
buborékok méretének eloszlása
P. Sóki, T. Börzsönyi, B. Szabó, Gy. Számel, S. Beke, R. Mokso, Cs. Kádár, N. Babcsán; Procedia Materials Science (2014, benyújtva)
Publikációk (összes impakt faktor: 21): T. Börzsönyi, T. Unger, B. Szabó: „Shear zone refraction and deflection in layered granular materials”, Phys. Rev. E 80, 060302(R) (2009) T. Börzsönyi, T. Unger, B. Szabó, S. Wegner, F. Angenstein and R. Stannarius: „Reflection and exclusion of shear zones in inhomogeneous granular materials”, Soft Matter 7, 8330-8336 (2011) (IF:4.2) T. Börzsönyi, B. Szabó, G. Törös, S. Wegner, J. Török, E. Somfai, T. Bien, R. Stannarius: „Orientational Order and Alignment of Elongated Particles Induced by Shear”, Phys. Rev. Lett. 108, 228302 (2012) T. Börzsönyi, B. Szabó, S. Wegner, K. Harth, J. Török, E. Somfai, T. Bien, R. Stannarius: „Shear-induced alignment and dynamics of elongated granular particles”, Phys. Rev. E 86, 051304 (2012) S. Wegner, R. Stannarius, A. Boese, G. Rose, B. Szabó, E. Somfai, T. Börzsönyi: „Effects of grain shape on packing and dilatancy of sheared granular materials”, Soft Matter (2014, elfogadva) B. Szabó, J. Török, E. Somfai, S. Wegner, R. Stannarius, A. Boese, F. Angenstein, T. Börzsönyi: „Evolution of shear zones in granular materials”, Phys. Rev. E (2014, benyújtásra készen) Magyar nyelven: B. Szabó: „Hogyan törik a szemcsés anyag, avagy egy különös analógia az optikával”, Természet Világa 143, 500-503 (2012) – TIT-DOSZ Doktorandusz Cikkpályázat, Természet Világa kategória, II. díj Konferenciakiadványok: R. Stannarius, S. Wegner, B. Szabó, T. Börzsönyi: „Shear alignment and orientational order of macroscopic rodlike grains”, Powders and Grains Conference, AIP Conf. Proc. 1542, 74 (2013) Előadások nemzetközi konferenciákon: - 75. Jahrestagung der DPG und DPG Frühjahrstagung, 2011 március 13-18, Dresden, Németország - 19. NCLC Conference, 2012. november 21-23, Patiala, India - 33. Dynamics Days Europe, 2013. június 3-7, Madrid, Spanyolország Előadások hazai konferenciákon: - Statisztikus Fizikai Nap, 2012 és 2013 - OTKA-NSF Symposium, 2009 és 2011
Akiket köszönet illet: Börzsönyi Tamás Somfai Ellák Török János Ralf Stannarius, Sandra Wegner, Axel Boese, Georg Rose, Frank Angenstein Részben Rendezett Rendszerek Csoport Wigner FK Anyagi támogatás: OTKA MÖB DAAD Fokozatszerzési eljárás indítása: holnap PhD disszertáció aktuális hossza: ~40 oldal PhD disszertáció beadása: 2014 ősz, ELTE
Köszönöm a figyelmet!
