Szemcsés anyagok nyírásának modellezése és szimulálása

Szemcsés anyagok nyírásának modellezése és szimulálása

A szemcsés anyagok nyírásának vizsgálata nagy múltra tekint vissza, a téma gyakorlati jelentősége miatt. Makroszkopikus és mezoszkopikus elméletek sokasága áll rendelkezésre, hogy az anyag viselkedését minél pontosabban és általánosabban leírja. Ezen modellek túlnyomó többsége azonban igen specifikus, nagy általánosságban használható elmélet még mindig hiányzik. Talán az egyik legnehezebb tartomány, ahol még mindig nincs általánosan elfogadott elmélet, a kvázi stacionárius folyamatos nyírás állapota. A dolgozatban ezzel az esettel foglalkozunk.

A kvázi stacionárius nyírás során, a lassan feszültséggel telítődő minta időről időre, egy nyírási sáv formájában tehermentesíti az anyagot. A nyírási sáv, azonban nem kvázi stacionárius folyamat, mivel igen gyorsan játszódik le, miközben jelentős hatással van az anyag szerkezetére, és ezáltal a következő lehetséges nyírási sáv helyére. Több próbálkozás van [1], hogy ezt az önszervező folyamatot modellezzék, mégis mi egy új, egyszerű megközelítést fogunk választani.

A modellünk lényege, hogy a nyírási sáv helyét egy minimalizációval tudjuk meghatározni [2], majd az esemény lokálisan módosítja az anyag szerkezetét és ebben az új módosult szerkezetben keressük meg a következő nyírási sávot. Megmutatjuk, hogy az így definiált mezoszkopikus modell kétdimenziós egyszerű nyírás esetén analóg a Bak-Sneppen evolúciós modellel [3]. Megmutatjuk továbbá, hogy a fal súrlódási együtthatójának függvényében skálázó, illetve lokális állapotokat kapunk. Megvizsgáljuk az egymás utáni nyírási sávok közti távolság eloszlását és a modellen tapasztalt eredményeket molekuláris dinamika szimulációval ellenőrizzük.

[1] D.L. Henann and K. Kamrin, PNAS 110, 6730 (2013), M. L. Falk, J. S. Langer, and L. Pechenik Phys. Rev. E 70, 011507 (2004).

[2] J. Török, T. Unger, J. Kertész, and D. E. Wolf, Phys. Rev. E 75, 011305 (2007), Robabeh Moosavi, M. Reza Shaebani, Maniya Maleki, János Török, Dietrich E. Wolf, and Wolfgang Losert, Phys. Rev. Lett. 111, 148301 (2013).

[3] Per Bak and Kim Sneppen, Phys. Rev. Lett. 71, 4083 (1993).

szerző

• 
  Lévay Sára Dr.
  fizika
  nappali

konzulens

• 
  Dr. Török János
  Docens, Elméleti Fizika Tanszék

helyezés