Projektbeschreibung
Verbesserte Vorhersagen des Verhaltens körniger Materialien anhand des Verhaltens im kleinen Maßstab
Körnige Materialien, die aus vielen makroskopischen Teilchen bestehen, kommen in zahlreichen Anwendungen zum Einsatz, seien es u. a. Zement und Sand auf Baustellen, Pulver in der Apotheke oder Nanomaterialien für Elektronik. Von besonderem Interesse ist dabei das Verhalten der körnigen Materialien, wenn sie erheblich verformt werden. Sowohl die mikroskopischen Eigenschaften als auch die makroskopischen Verhaltensweisen müssen in diesem Zusammenhang korrekt dargestellt werden. Das EU-finanzierte Projekt ICARUS entwickelt mehrstufige numerische Simulationen, die bestehende Probleme mit verschiedenen aktuell verwendeten Methoden überwinden und unsere Fähigkeit ausweiten, die mit Naturgefahren einhergehenden Risiken zu minimieren.
Ziel
The mechanical behaviour of granular materials subjected to large deformations is important in many problems in science and engineering. Current numerical simulation methods using zeroth-order constitutive relations give results that are dependent on the employed mesh size. This problem can be circumvented by using higher-order constitutive relations. However, current higher-order constitutive relations are heuristic, thus in many cases the results are still mesh-size dependent. Using an innovative multi-scale approach, I will constructively challenge current higher-order continuum theories from a fundamental perspective, namely by consideration of the underlying microstructure, in order to obtain mesh-independent solutions. In ICARUS, I will: 1) develop micromechanical expressions for three-dimensional higher-order strain and stress tensors for granular materials, 2) construct higher-order constitutive models within the thermodynamic framework, based on micromechanical analyses of DEM simulations, and 3) demonstrate their capabilities in solving “benchmark” geotechnical large-deformation problems. My investigation results in a computational simulation method that provides valuable insights in large-deformation engineering problems and thus will aid in assessing and reducing risks of natural hazards, with benefits for society. Under the guidance of Prof Kruyt, an internationally-recognised expert on micromechanics of granular materials, and of my high-level international steering committee, I will acquire deep knowledge on granular micromechanics and higher-order continuum theories. This lays a solid foundation for my scientific career. ICARUS paves the way for my ambition to become an outstanding independent researcher on multi-scale studies of granular materials, by significantly strengthening my scientific skills and track record, enhancing my mentoring and teaching capabilities and expanding my international scientific network.
Wissenschaftliches Gebiet
Programm/Programme
Thema/Themen
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
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MSCA-IF-EF-ST - Standard EFKoordinator
7522 NB Enschede
Niederlande