Structure-property relationships and breakage dynamics of complex granular material
Project goals
A granular material in the form of a layer of particles or granules with a complex internal structure is common in many engineering applications. As compressive and shear stress field is applied, the material undergoes structural changes associated with deformation, breakage, and particle rearrangement within the layer. The present understanding of the link between primary particles properties, applied stress field, and the structure evolution, is mostly based on empirical knowledge only. The proposed research project consists of Discrete Element Method (DEM) simulation of different scenarios, where a granular material is subjected to stress field. For a subset of suitable scenarios, measurements in powder rheometer will be carried out in parallel with the simulations to verify their validity. An extensive data set generated by both the simulations and the experiments will be analysed in a search for fundamental principles and relations describing granular material structure evolution.
Keywords
ModelingDiscrete Element MethodDEMGranulationParticle breakageGranular materials
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
Standardní projekty 19 (SGA0201500001)
Main participants
Ústav chemických procesů AV ČR, v. v. i.
Vysoká škola chemicko-technologická v Praze / Fakulta chemicko-inženýrskáContest type
VS - Public tender
Contract ID
15-05534S
Alternative language
Project name in Czech
Studie vztahu mezi strukturou a vlastnostmi složitých granulárních systémů a dynamiky jejich lámání
Annotation in Czech
Granulární materiál ve formě vrstvy částic a granulí se složitou vnitřní strukturou se běžně vyskytuje v mnoha inženýrských aplikacích. Působením normálového a tečného napětí dochází ke změnám ve struktuře materiálu, tj. k fragmentaci, deformaci a přeskupení částic uvnitř vrstvy. Současné pochopení závislosti mezi vlastnostmi částic, velikostí působících sil a strukturou materiálu je většinou založeno pouze na empirických poznatcích. Navrhovaný projekt zahrnuje DEM simulace různých situací namáhání granulárních materiálů a vývoje jejich struktury. Kvůli ověření modelu bude část těchto situací provedena i experimentálně v granulárním rheometru. Rozsáhlá data získaná pomocí experimentů a simulací budou vyhodnocena s cílem najít vztahy popisující chování granulárních materiálů založené na základních principech.
Scientific branches
R&D category
ZV - Basic research
CEP classification - main branch
JJ - Other materials
CEP - secondary branch
CI - Industrial chemistry and chemical engineering
CEP - another secondary branch
JL - Fatigue and fracture mechanics
20306 - Audio engineering, reliability analysis
20401 - Chemical engineering (plants, products)
20402 - Chemical process engineering
20502 - Paper and wood
20503 - Textiles; including synthetic dyes, colours, fibres (nanoscale materials to be 2.10; biomaterials to be 2.9)
21001 - Nano-materials (production and properties)
21002 - Nano-processes (applications on nano-scale); (biomaterials to be 2.9)
Completed project evaluation
Provider evaluation
O - Nesplněno zadání, smlouva však byla dodržena
Project results evaluation
The main goal of the project was development of methodology for computational simulations of granular material subjected to compression and shear stress field. Part of the project was focused on experimental observations. However, publication results of the project were focused mainly to the experimental field where several important results were obtained.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2015
Realization period - end
Apr 25, 2019
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Apr 27, 2017
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP20-GA0-GA-U/01:1
Data delivery date
Jul 2, 2020
Finance
Total approved costs
5,369 thou. CZK
Public financial support
5,369 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Recognised costs
5 369 CZK thou.
Public support
5 369 CZK thou.
0%
Provider
Czech Science Foundation
CEP
JJ - Other materials
Solution period
01. 01. 2015 - 25. 04. 2019