Behavior of model cohesive granular materials in the dense flow regime
Comportement de matériaux granulaires modèles cohésifs en écoulement
Résumé
Molecular dynamics simulations are applied to the study of the constitutive law for dense flows of cohesive grains. We focus on a simple cohesive model in which the important parameters are the tensile strength and the friction coefficient in contacts. The study of plane shear flows highlights a simple dependence of the macroscopic internal friction law on both the shear state and the cohesion intensity. Such state variables boil down to two dimensionless parameters, the inertial number and the cohesion number, which respectively compare the inertia of grains and the attractive forces with the applied confining forces. In the case of a gravity-driven flow down a slope, the cohesion number increases near the free surface, where cohesion-enhanced friction leads to plug flow.
La simulation numérique discrète (dynamique moléculaire) est appliquée à la détermination d’uneloi de comportement pour les écoulements denses de grains cohésifs. Nous utilisons un modèle de contact simple et générique dont les paramètres essentiels sont la traction maximale dans un contact et le coefficient de frottement intergranulaire. La géométrie du cisaillement homogène met en évidence une dépendance simple du frottement interne effectif en fonction de l’état de cisaillement et de l’intensité de la cohésion. Ces variables se résument en deux nombres sans dimension, le nombre d’inertie et le nombre de cohésion, qui comparent respectivement l’inertie des grains et les forces attractives à la force de confinement. Dans le cas d’un écoulement gravitaire sur une pente, l’augmentation du frottement près de la surface libre, où le nombre de cohésion est maximal, entraîne la formation d’un écoulement bouchon.
Domaines
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