Efecto De La Polidispersidad En La Reología Y Microestructura De Los Materiales Granulares

En este proyecto se explora la influencia de la polidispersidad (granulometría) o diferencia de tamaños de un material granular en la reología y la microestructura del mismo. Para este fin se desarrolla un estudio sistemático en el que se varía tanto la amplitud de tamaños como la forma de la distribución de tamaños dentro de esos límites. Aunque desde hace más de cien años se ha encontrado evidencia del papel fundamental que juega la polidispersidad en la respuesta mecánica macroscópica, son pocos los trabajos que han explorado este papel de forma sistemática y mucho menos en tres dimensiones. En este proyecto usaremos simulaciones computacionales como herramienta privilegiada para generar muestras de polidispersidades de- finidas, modelar pruebas mecánicas de corte simple sobre estas muestras y así estudiar la influencia de la granulometría en las variables que caracterizan la reología y la microestructura del material, a saber: la compacidad, la resistencia al corte, las anisotropías de redes fuerza y de contactos, y las distribuciones de magnitudes de fuerza. Para rastrear el rol de la polidispersidad, se comparará con los resultados de sistemas que incluyen fricción a nivel de las partículas. Estos resultados permitirán orientar el diseño de estos sistemas granulares de tal forma que se optimice su respuesta en diversos contextos industriales.

This project explores the role of polydispersity (granulometry) or size difference of a granular material on its rheology and micro-structure. To do so, a systematic study is developed where both the size span and the actual size distribution are varied. Although the important role on polydispersity have been studied and stated for more than one hundred years, little work has been done to explore systematically its influence on the mechanical response in three dimensions. In this project we will use computational simulations as the main tool to generate samples with pre-defined polydispersities, to model simple shear mechanical tests on those samples and therefore study the influence of granulometry on the sample rheology and micro-structure characterized by: solid fraction, shear resistance, anisotropies for both contact and force networks, and force magnitudes distribution. In order to single out the signature of polydispersity, results will be tested on frictional and frictionless grains. This study will provide useful information for designing granular systems, optimizing their mechanical response in diverse industrial contexts.

Medios Granulares, Polidispersidad, Diseño de Sistemas Complejos, Respuesta Mecánica, Microestructura