Modeling friction between shearing brittle surfaces with a discrete element method - Kiiskinen, Sampsa (2018)
Hauraiden materiaalien murtuminen on eräs materiaalifysiikan peruskysymyksistä. Sille ei ole vieläkään olemassa täydellistä teoreettista selitystä, joten ennusteiden tekeminen nojaa vahvasti kokeisiin ja niihin perustuviin numeerisiin malleihin. Tässä työssä suunnittelemme ja toteutamme diskreettielementtimenetelmän sellaisen fysikaalisen systeemin tutkimiseen, jossa kaksi haurasta pintaa leikkaavat toisiaan. Keskitymme erityisesti siihen kuinka erilaiset voimamallit sisäiselle kitkalle vaikuttavat materiaalin ulkoiseen kitkaan. Käyttämällä graniittia koemateriaalina huomaamme, että sen ulkoinen kitka riippuu voimakkaasti sen sisäisestä kitkasta, kun ulkoinen paine on lähellä materiaalin puristuslujuutta. Muutoin ulkoisen kitkan määräävät pääasiallisesti leikkauspintojen karkeus tai niiden väliin muodostuneen sirpalekerroksen paksuus. Toisaalta, riippumatta ulkoisesta paineesta, sisäinen kitka vaikuttaa voimakkaasti sirpalekerroksen sisäiseen mekaniikkaan.