Komposiitide reoloogia uurimisrühm

Klassifikaator (Frascati)
Uurimisrühma juht
Võtmesõna
materjalimehaanika
kiudbetoon
kiudude orientatsioon
arvutuslik reoloogia
kujutiste analüüs
3D visualiseerimine
Ülevaade
Uurimisgrupi kompetents on lai, ulatudes olekuvõrrandite teooriast arvutisimulatsioonide, kujutiste analüüsi ja andmestiku kujutamiseni virtuaalreaalsuses. Teadusteema põhisuund on lühikesekiuliste komposiitide mehaanikaliste omaduste uurimine. Tulemuste peamine rakendusvaldkond on teraskiuga armeeritud betoon – materjal, mis on kogumas populaarsust ehitussektoris. Sellise materjali mehaanikalised omadused sõltuvad suuresti lühikeste kiudude orientatsioonist, mis betoonelementide valmistamisel on omakorda mõjutatud betoonisegu valuprotsessist. Just betoonisegu voolamine ühes sissesegatud kiududega määrab kiudude orientatsiooni. Katsekehade kiudude orientatsioon määratakse röntgenkiirte arvutusliku tomograafiaga, millest saadud tulemuste töötlemise järel saadakse kiudude orientatsioon. Pilditöötlemiseks on uurimisgrupp välja arendanud oma tarkvara. Betoonelementide valuprotsessi arvutis simuleerimiseks kasutatakse arvutusliku vedelikumehaanika (CFD) tarkvara, mis on seotud kiudude orientatsiooni kirjeldava võrrandiga. Valmis katsekehade paindeja lõhenemise katset simuleeritakse arvutis kasutades materiaalseid punkte simuleerivaid diskreetseid elemente. Teoreetilise poole pealt on uurimisgrupp tuletanud olekuvõrrandid, mis kirjeldavad kiudude orientatsiooni jaotuse mõju kiudbetooni mehaanikalistele ja termilistele omadustele.Ülalmainituga on seotud uurimistöö stereoskoopse pool-immersiivse 3D visualiseerimise (virtuaalne reaalsus) vallas, mida tehakse enda väljatöötatud süsteemil „Kyb3“. Süsteemi peamine ülesanne on visualiseerida kiudude arvutatud tomograafiat ja CFD simulatsioonide tulemusi. Süsteem võimaldab visuaalselt kontrollida ja võrrelda mõõtmiste ning simulatsioonide tulemusi.
Tähtsamad tulemused
2023. a tulemused:Tuginedes segude teooriale on välja pakutud lisanditega lineaarse hüperelastse materjali teoreetiline mudel, kus lisanditel on ortotroopsed materjaliomadused. Väljapakutud materjalimudel on rakendatav sellisele komposiitmaterjalile, mille maatriks sisaldab biaksiaalseid osakesi või komposiitmaterjalile, mis sisaldab sirgeid kiude, millel omakorda on ortotroopsed omadused.Simuleeritud on kiudbetooni valu eri voolamisomaduste ja eri valumeetodite korral, tulemusi on kõrvutatud ja võrreldud. Analüüsiti kiudude orientatsioonilist jaotust eri valumeetoditega kombinatsioonis kiudbetooni nelja erineva reoloogiliste parameetrite hulgaga. Simulatsioonide tulemused näitavad, et isegi väikesed erinevused valuprotsessis mõjutavad märkimisväärselt valmismaterjali omadusi.
Uurimisrühma tegevusperiood
Seotud struktuuriüksus
Teadusgrupiga seotud publikatsioonid