Evaluation of the intergranular coefficient of friction using distinct element modeling
Granüller arası sürtünme katsayısının ayrık elemanlar yöntemi kullanılarak belirlenmesi
- Tez No: 255919
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. ÖZER ÇİNİCİOĞLU, PROF. DR. GÖKHAN BAYKAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2010
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 95
Özet
Zeminlerin kayma mukavemeti genelde içsel sürtünme açısı ve kohezyon gibi makro parametreler kullanılarak ifade edilir. Fakat bu makro davranış çok sayıda granül arasında oluşan etkileşimin ve bu etkileşimlerin mekanizmasını kontrol eden parçacık boyutu, şekli ve yüzey dokusu gibi özelliklerin bir sonucudur.Bu çalışmanın amacı parçacıklar arası sürtünme katsayısı ile sürekli ortam sürtünme açısı arasındaki bağlantıya dair bir ilişki bulmaktır. Granüler malzemelerin kayma etkisi altındaki davranışı birbirleriyle etkileşim halinde olan münferit taneciklerin özelliklerine bağlıdır. Ayrık elemanlar yöntemi, bu etkileşimi göz önünde bulundurur ve bu yöntemde uygulanan kuramlar münferit taneciklerin temasları için tanımlanmıştır. Bu sebeple, PFC2D gibi ayrık elemanlar yöntemi ile çalışan bilgisayar programları kullanılarak hazırlanan zemin mekaniği deneylerinin numerik simülasyonları parçacık boyutundaki hadiselerin daha iyi anlaşılmasını sağlayabilir. Granüllerin mikro özellikleri, yüzey şekli ve yüzey dokusu olarak iki ölçekte değerlendirilebilir. Yüzey dokusu pürüzlülük ile, yüzey şekli ise yuvarlaklık ve küresellik ile ifade edilir. Birbirleriyle etkileşen parçacıklar arasındaki sürtünme katsayısı temelde granüllerin pürüzlülüğünden kaynaklanır. Pürüzlülüğün fiziksel ölçümü, duruma özel olarak geliştirilmiş bir yöntem kullanılmadıkça, bilinen laboratuar deneyleri ile mümkün değildir. Bu yüzden, parçacıklar arası sürtünme katsayısı, numerik modelleme açısından araştırılması gereken bilinmeyen bir parametredir.Bu amaçla şev açısı deneyinin numerik modeli oluşturuldu ve sürtünme katsayısı değerleri ayrık elemanlar yöntemindeki şev açısı ile fiziksel şev açısı değerleri birbirleriyle örtüşene kadar denendi. Laboratuar deneylerinde, yüzey şekli özellikleri ve dane dağılımı açısından farklılıklar gösteren kuru kum numuneleri kullanıldı. Numerik modelin başlangıç aşamasında istenilen porozite değerinde sıkıştırılmış parçacık kümeleri oluşturmak parçacık şekli öbeklerle (clump) tanımlandığında problemli bir durumdur. Bu noktada şev açısı deneyi, ilk olarak parçacık kümelerinin oluşturulması esnasında porozitenin kontrol altında tutulmasına gerek duyulmadığından, diğer kayma mukavemeti deneylerine kıyasla önemli bir avantaja sahiptir. Bu sebeple porozite, şev açısı deneyi için sağlanması gereken bir başlangıç koşulu değildir.Netice itibarı ile bu çalışmada deneysel ve nümerik bulguların kıyaslanmasıyla parçacıklar arası sürtünme katsayısına dair sonuçlara varılmıştır.
Özet (Çeviri)
The shear strength of soil is generally expressed using macro-scale parameters, namely internal friction angle and cohesion. However this macro behavior is the resultant of dauntingly high number of intergranular interactions and the granular properties that control the mechanism of these interactions in the microscopic scale, such as granular size, shape, and surface texture.The aim of this study is to understand the relationship between the friction angle of the continuum and the intergranular coefficient of friction. The behavior of the granular materials under shear is dependent on the properties of individual grains that are interacting with each other. Distinct element method considers these interactions and the governing laws are defined for the contacts of these individual grains. Therefore, computer simulations of the soil mechanics laboratory experiments using distinct element programs such as PFC2D will give a better understanding of phenomena at particle level. The micro-properties of granules can be identified in two scales; surface texture and surface shape. Surface texture is expressed by roughness of the grain and surface shape is expressed by roundness and sphericity. The coefficient of friction between interacting particles is mainly caused by the roughness of the grains. Physical measurement of roughness is not possible with known laboratory experiments, unless using specially developed measurement techniques. Therefore, intergranular coefficient of friction is an unknown parameter that can be investigated by numerical modeling.For this purpose, numerical models of angle of repose test are created and coefficient of friction value is varied until the angle of repose in the DEM model matches the physical one. Different dry sand specimens according to their shape parameters and gradation are used in the laboratory experiments. Generating an initially compacted assembly at the desired porosity is problematic in numerical models when clumps are used to reflect particle shapes. At this point, angle of repose test has an important advantage over other shear strength tests, such that there is no need to control porosity at the generation of initial assembly of particles. Therefore, porosity is not an initial condition for the angle of repose test.As a result, experimental and numerical data are compared and conclusions are drawn about the value of interparticle coefficient of friction.
Benzer Tezler
- Grafen ve bor nitrür katkılarının titanyum diborür – titanyum karbür kompozitlerinin özellikleri üzerine etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of graphene and boron nitride additives on the properties of titanium diboride – titanium carbide composites
BESTE ECEM KAYAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İPEK AKIN KARADAYI
- B4C esaslı kompozitlerin B4C/Me başlangıç tozlarından hareketle spark plazma sinterleme (SPS) yöntemi ile üretilmesi ve karakterizasyonu
Production and characterization of B4C based composites from B4C/Me starting powders by using spark plasma sintering (SPS) method
MERAL CENGİZ
Doktora
Türkçe
2016
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİLİZ ŞAHİN
- Al-Cu alaşımlarının akım ve potansiyel kontrollü anodik davranışlarına yapı ve bileşimin etkisi
The Effect of structure and composition on the current and potential controlled anodic behavior of Al-Cu alloys
M.KÜRŞAT KAZMANLI
- İslamköy (Kulp-Diyarbakır) yöresindeki bazik ve ultrabazik kayaçlar ile ilişkili cevherleşmeler
The Mineralizations, associated with basic and ultrabasic rocks of İslamköy (Diyarbakır)
MUHARREM AKGÜL
Doktora
Türkçe
1993
Jeoloji MühendisliğiFırat ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET SAĞIROĞLU
- Elazığ ve Malatya çevresindeki Yüksekova karmaşığı bazik volkanitlerinin petrokimyası, petrolojisi ve yaşı
Petrochemistry, petrology and age of the basic volcanites of the yüksekova complex around Elaziğ and Malatya
MELEK URAL
Doktora
Türkçe
2012
Jeoloji MühendisliğiFırat ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ARSLAN
YRD. DOÇ. DR. SEVCAN KÜRÜM