Treść książki

Przejdź do opcji czytnikaPrzejdź do nawigacjiPrzejdź do informacjiPrzejdź do stopki
metaliczne,vanderWaalsa,kowalencyjneiwodorowe.Międzysąsiadującymizesobą
wcielestałymatomami(jonami,cząsteczkami)występujenaogółkilkarodzajówwiązań
jednocześnie,jednakzazwyczajjednozwymienionychwiązańzdecydowaniedominuje.
Rodzajewiązańwciałachstałychróżniąsięmiędzysobąnietylkosamąistotą,aletakże,co
jestnaturalne,siłąienergią.Najsilniejszewiązaniakowalencyjne,słabszewiązania
jonoweimetaliczne,anajsłabszewiązaniawodoroweivanderWaals’a.Konkretnewartości
tychenergiizależąodskładuchemicznegoistrukturyciałastałego[14].Przykłademmoże
byćgrafit,któregowarstwyzwiązanezesobąsiłamivanderWaals’a,awsamych
warstwachwystępujewiązaniekowalencyjneorazlód,wktórymcząsteczkiwodyzwiązane
zesobąwiązaniemwodorowym,zaśwobrębietychcząsteczekpanująwiązania
kowalencyjnojonowe.Ponieważrzeczywistemateriałymajątakskomplikowanąstrukturę,
ichsymulowaniestanowiskomplikowanezagadnienie.
Symulowanymateriałpowstajenabazieodpowiedniegodoboruelementówiwiązań
pomiędzynimi,azatemmakroskopowezachowanieukładuzależyodmikroskopowych
właściwościelementów,któregotworzą.Jednymznajważniejszychproblemówdotyczących
budowymodelusymulacyjnegowmetodzieelementówdyskretnychjestwłaściwywybór
mikroparametrówopisującychelementyiwiązaniamiędzynimi.Brakujeścisłejrelacjimiędzy
parametramiopisującymiinterakcjemiędzyobiektamisymulacji,aparametramiopisującymi
próbkęjakocałość[15].Dobórodpowiednichwartościmikroparametrówwceluuzyskania
makroskopowejodpowiedziukładu,zgodnejzrzeczywistymmateriałem,jestbardzotrudny.
Modelowaniebezpośrednie[4],gdyzgóryznamyparametryimożemyjezaaplikowaćdo
układu,jestrzadkąsytuacją.Jedynymrozwiązaniemtegozagadnieniajestpodejście
iteracyjne.Jesttoprzykładmodelowaniaodwrotnego,gdydobórmikroparametrównastępuje
nabazieparametrówmakroskopowych.Powszechniestosowanympodejściemjest
wykonywanielaboratoryjnychbadańpróbkimateriałuwceluokreśleniamakroskopowej
charakterystyki,anastępnienumeryczneodzwierciedleniewybranychtestówiiteracyjna
zmianawybranychmikroparametrówdoosiągnięciaoczekiwanejodpowiedzi.
2.3ESyS-Particle
Istniejewieledostępnychprogramówdosymulacjikomputerowychnabaziemetody
elementówdyskretnych.JednymznichjestESyS-Particle,używanynapotrzebyniniejszego
artykułu.Oprogramowanietozostałozaprojektowanejakonarzędziedobadaniafizykiskał
orazdynamikitrzęsieńziemi.WESyS-Particlezostałatakżezaimplementowanamożliwość
rotacjipojedynczychcząsteczekorazpełenzestawinterakcjipomiędzynimi.ESyS-Particle
napisanyjestwjęzykuC++iprzeznaczonydoobliczeńzarównonakomputerachosobistych,
jak
również
na
klastrach
komputerowych
oraz
superkomputerach,
dzięki
zaimplementowanemu
systemowi
Message
Passing
Interface.
Zarządzanie
oprogramowaniemodbywasięzapomocąskryptówpisanychwjęzykuPyton[2].
2.4PRZYKŁADSYMULACJIMETODĄELEMENTÓWDYSKRETNYCH-ŚCISKANIE
JEDNOOSIOWE
Wniniejszejpracyprzedstawionyzostałprzykładsymulacjimetodąelementów
dyskretnychpróbkimateriałuwykonanejzapomocąoprogramowaniaESyS-Particleianalizy
mikro
oraz
makroparametrów
tejże
próbki.
Symulowany
materiał
miał
formę
prostopadłościanuorozmiarach10mmx20mmx10mmiskładałsięzcząstekolosowo
wybranychrozmiarachwprzedziale0.4mm2.0mm.Natakwygenerowanejpróbcezostał
13