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Understanding 3D Foam Plasticity: An Integrated Approach

Descrizione del progetto

Una ricerca studia il comportamento della schiuma liquida 3D

Le schiume liquide sono essenziali per diversi settori, tra cui la produzione alimentare e l’industria mineraria, grazie alla loro capacità unica di deformarsi e scorrere sotto sforzo. Il loro comportamento dipende dalle modalità con cui le bolle si riorganizzano; ciononostante, a differenza delle schiume 2D, la dinamica delle schiume 3D è tuttora poco chiara, il che rende difficile prevedere come rispondano alle sollecitazioni, determinando l’applicazione di approcci basati su tentativi ed errori nel corso dell’ingegnerizzazione delle loro proprietà. Con il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto FOAM 3D combinerà strumenti avanzati quali tomografia a raggi X, simulazioni e intelligenza artificiale al fine di colmare questo divario. Il progetto studierà il comportamento delle schiume 3D sotto sforzo e utilizzerà le reti grafiche neurali allo scopo di prevedere dove e quando si verificano le riorganizzazioni delle bolle, fornendo indizi che potrebbero incentivare la progettazione di schiume e migliorare la comprensione di altri materiali dotati di proprietà simili.

Obiettivo

Liquid foams possess distinct structural and mechanical properties, making them essential to various industries ranging from food production to ore flotation. When subjected to shear, foams exhibit complex rheological behaviors: responding elastically to small deformations, plastically to larger ones, and flow with a shear-rate-dependent viscosity once their yield stress is exceeded. These behaviors are governed by local plastic rearrangements of bubbles.
Although much is known about local rearrangements in 2D foams, the understanding of 3D foams remains limited. This knowledge gap hinders accurate predictions of dynamical heterogeneities in plastic rearrangements, often leading to trial-and-error approaches when engineering foam properties for applications. This project aims to bridge that gap by combining X-ray tomographic microscopy with numerical simulations and advanced AI techniques.
I will begin by analyzing data from fast X-ray tomographic microscopy experiments combined with rheological measurements, which simultaneously capture the macroscopic response of 3D foams and the detection of plastic rearrangements at the bubble scale. However, the limited temporal resolution of X-ray tomography necessitates the development of experimentally informed numerical simulations to further explore foam dynamics.
Predicting the occurrence of plastic rearrangements remains a significant challenge. To address this, I will develop graph neural networks (GNNs) capable of predicting the spatiotemporal occurrence of plastic events in foams during a secondment at a company specialized in AI. GNNs have already proven effective in predicting plastic events in glasses, making them an ideal tool for this task.
Since foams are an athermal analog of amorphous solids, insights from this research will be applicable to other yield-stress materials, where the interaction of localized plastic rearrangements is crucial for predicting fracture and flow.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) HORIZON-MSCA-2024-PF-01

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Coordinatore

UNIVERSITE GRENOBLE ALPES
Contributo netto dell'UE
€ 242 260,56
Indirizzo
621 AVENUE CENTRALE
38058 Grenoble
Francia
Regione
Auvergne-Rhône-Alpes Rhône-Alpes Isère
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato

Partner (2)