Project detail

Modeling of granular geomaterials by discrete element method

Duration: 01.01.2011 — 31.12.2013

Funding resources

Czech Science Foundation - Postdoktorandské granty

- whole funder (2011-01-01 - 2013-12-31)

On the project

Zrnité materiály jako například štěrk či písek hrají zásadní roli v mnoha inženýrských konstrukcích. Jejich složité chování dané vzájemnými kontakty mezi zrny je ovlivněno převážně tvarem zrn, křivkou zrnitosti a koeficientem tření na kontaktech. Konstrukce z těchto materiálů mohou být vyztuženy geomřížemi. Vzájemné interakce mezi zrny a mezi zrny a geomříží nelze jednoduše pomocí standardních homogenizačních technik převést na chování spojitého tělesa. Z tohoto důvodu není jednoduché modelovat chování systému pomocí metody konečných prvků. V posledních dvou desetiletích se však objevila nová technika, zvaná metoda diskrétních elementů, která umožňuje vystihnout chování takovýchto konstrukcí lépe. Předkládaný projekt se zaměřuje na dvě oblasti použití tohoto přístupu: (i) modelování interakce mezi zrny a geomříží; (ii) modelování železničních pražců uložených v kolejovém loži. Oba tyto směry představují z praktického pohledu vysoce aktuální a diskutovaná témata.

Description in English
Granular geomaterials such as gravel or sand are of importance in many engineering structures. Their complex behavior is given by interaction of grains, influenced mostly by shape of the grains, sieve curve and friction. However, behavior of these widely used materials is still not conveniently captured by computer modeling. Interactions within the discrete system are hardly transferred by standard homogenization techniques into behavior of a homogeneous continuous solid. Therefore, continuum mechanics in form of finite element method is able to provide only rough phenomenological description without an insight into real processes. In the last two decades, a new promising technique called discrete element method with a potential to predict the behavior of such a system has emerged. The project aims primarily to two tasks which can be solved by the method: (i) modeling of granular material-geogrid interactions; (ii) response of sleepers in a railway ballast. Both of these directions are important and upto- date subjects in civil and infrastructure engineering.

Keywords
metoda diskrétních elementů;zrnitý materiál;geomříž;kolejové lože

Key words in English
discrete element method;granular material;geogrid;interlocking;railway ballast

Mark

GPP105/11/P055

Default language

Czech

People responsible

Eliáš Jan, prof. Ing., Ph.D. - principal person responsible

Units

Institute of Structural Mechanics
- beneficiary (2011-01-01 - 2013-12-31)

Results

ELIÁŠ, J.; BAŽANT, Z. Fracturing in concrete via lattice-particle model. In 2nd International Conference on Particle-Based Methods - Fundamentals and Applications (PARTICLES 2011). Barcelona: 2011. p. 1-12. ISBN: 978-84-89925-69-4.
Detail

ELIÁŠ, J.; LE, J. Modeling of fatigue crack growth in ceramics under compressive cycling. In 17th International Conference, Engineering Mechanics 2011. Svratka: 2011. p. 131-134. ISBN: 978-80-87012-33-8.
Detail

ELIÁŠ, J.; STANG, H. Lattice modeling of aggregate interlocking in concrete. INTERNATIONAL JOURNAL OF FRACTURE, 2012, vol. 175, no. 2, p. 1-11. ISSN: 0376-9429.
Detail

ELIÁŠ, J.; VOŘECHOVSKÝ, M. Lattice Modeling of Concrete Fracture Including the Effect of Material Spatial Randomness. In International Conference Engineering Mechanics 2012. Svratka, Česká republika: 2012. p. 211-222. ISBN: 978-80-86246-40-6.
Detail

ELIÁŠ, J.; VOŘECHOVSKÝ, M. On the Effect of Material Spatial Randomness in Lattice Simulation of Concrete Fracture. In 5th International Conference on Reliable Engineering Computing (REC 2012). Brno, Česká republika: Ing. Vladimír Pokorný - LITERA, 2012. p. 125-138. ISBN: 978-80-214-4507-9.
Detail

ELIÁŠ, J. Simulation of railway ballast using crushable polyhedral particles. POWDER TECHNOLOGY, 2014, vol. 2014, no. 264, p. 458-465. ISSN: 0032-5910.
Detail

LE, J.; ELIÁŠ, J. Numerical Modeling of Crack Growth in Quasibrittle Structures Under Compressive Fatigue. In Life-Cycle and Sustainability of Civil Infrastructure Systems: Proceedings of the Third International Symposium on Life-Cycle Civil Engineering (IALCCE'12). Vídeň, Rakousko: 2012. p. 1296-1302. ISBN: 978-0-415-62126-7.
Detail

ELIÁŠ, J.; VOŘECHOVSKÝ, M.; BAŽANT, Z. Stochastic lattice simulations of flexural failure in concrete beams. In Fracture Mechanics of Concrete and Concrete Structures. Toledo, Španělsko: 2013. p. 1-12. ISBN: 978-84-941004-0-6.
Detail

ELIÁŠ, J. Dem simulation of railway ballast using polyhedral elemental shapes. In III International Conference on Particle-Based Methods. Fundamentals and Applications, Particles 2013. Stuttgart, Německo: 2013. p. 247-256. ISBN: 978-84-941531-8-1.
Detail

ELIÁŠ, J.; PLÁŠEK, O. Dem simulation of railway ballast oedometric test. Railway track Science and Engineering. Paris: 2013. p. 1 (1 s.).
Detail

ELIÁŠ, J.; LE, J. Modeling of Mode-I Fatigue Crack Growth in Quasibrittle Structures Under Cyclic Compression. Engineering Fracture Mechanics, 2012, vol. 2012, no. 96, p. 26-36. ISSN: 0013-7944.
Detail

Responsibility: Eliáš Jan, prof. Ing., Ph.D.