Micro and macro aspects of the elastoplastic behaviour of sand piles

Wir verwenden eine Diskrete Elemente-Methode, um die Dynamik von Granulaten zu simulieren, die aus beliebig geformten Partikeln bestehen. Statische und dynamische Reibung werden in unseren Kraftgesetzen berücksichtigt, was es uns ermöglicht, die Relaxation von (zweidimensionalen) Sandhaufen in ihren statischen Endzustand zu simulieren. Abhängig von der Wachstumsgeschichte kann ein Druckabfall unter einem Haufen auftreten oder nicht. Eigenschaften des entspannten Zustands werden gemessen und numerisch gemittelt, um die für eine Kontinuumsbeschreibung relevanten Werte von Feldgrößen zu erhalten. Insbesondere zeigen wir, dass es möglich ist, nicht nur Spannungen, sondern auch Verschiebungen in der Halde zu erhalten, und zwar durch geschickten Einsatz eines adiabatischen Relaxationsexperiments, bei dem die Schwerkraft langsam verändert wird. Damit steht der volle Variablensatz der Elastizitätstheorie zur Verfügung, was einen Vergleich mit elastoplastischen Modellen für körnige Aggregate ermöglicht. Ein überraschender Befund ist das Verhalten der Materialdichte in einer Halde mit Neigung, die dort zunimmt, wo der Druck minimal ist.