Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

REPEDÉSEK DINAMIKÁJÁTÓL KATASZTRÓFÁK ELŐREJELZÉSÉIG Kun Ferenc Debreceni Egyetem Elméleti Fizikai Tanszék 2013. 08. 24 Magyar Fizikus Vándorgyűlés.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "REPEDÉSEK DINAMIKÁJÁTÓL KATASZTRÓFÁK ELŐREJELZÉSÉIG Kun Ferenc Debreceni Egyetem Elméleti Fizikai Tanszék 2013. 08. 24 Magyar Fizikus Vándorgyűlés."— Előadás másolata:

1 REPEDÉSEK DINAMIKÁJÁTÓL KATASZTRÓFÁK ELŐREJELZÉSÉIG Kun Ferenc Debreceni Egyetem Elméleti Fizikai Tanszék Magyar Fizikus Vándorgyűlés

2 Szilárdtest mechanikai terhelés alatt Szub-kritikusDinamikusFragmentáció Gyors, impulzusszerű Robbanás Ütközés Kúszó törés Fáradás Kvázistatikus Lassan változó Szerkezeti elemekVasúti sínBányászat Anyagi jellemzők: erős heterogenitás Beton (0.1 mm – 2cm) Üledékes kőzet (100  m-1 mm) Szálas kompozit (10  m-50  m) Meghatározza repedések keletkezését és terjedését

3 Heterogenitás Fokozatos töredezés Kristály Heterogén anyag Károsodás halmozódás Stabil repedezés Katasztrofális törés Teherbíró képesség Statisztikus fizikai leírás méreteffektus

4 Tartalom Stabil repedezés dinamikája  Konstans, szub-kritikus terhelés  Lassan növekvő terhelés  Fragmentáció

5 Mikroszkopikus dinamika - repedési zaj mérése J. Baró, et al, Phys. Rev. Lett. 110, (2013). G. Michlmayr, et al, Earth-Science Reviews 112, 97 (2012). Idősor Törési kísérlet akusztikus emisszióval Akusztikus zaj - keletkezése - terjedése Repedések Skálaviselkedés értéke 1 és 2 között

6 Szerkezeti elemek szubkritikus terhelés alatt Akusztikus monitorizálás Mért jelsorozat  Károsodási szint minősítése  Katasztrófa megelőzése Műemlékek Dél-Európában N. Niccolini, et al., Phys. Rev. Lett. 106, (2011).

7 Természeti katasztrófák: szub-kritikus nyírás Közelgő katasztrófa előrejelzése? KőlavinaFöldcsuszamlásFöldrengés

8 Elméleti megközelítési lehetőségek

9 Kúszó törés szálköteg modellje Párhuzamos szálak rácson Terhelés újraosztódása Két határeset: Szálakkal párhuzamos terhelés F  Rideg viselkedés E Véletlen törési küszöbök ELS LLS Lassú károsodás terhelés alatt Korróziós repedés, termikusan aktivált folyamatok, környezeti hatások

10 Egyetlen repedés növekedése (LLS) Időskálák szeparációja Zöld: károsodás Egyéb színek: lavinák Károsodó szálak Azonnali törések lavinái

11 Komplex dinamika Repedési lavinák Repedési front Idősor

12 Események rátája n(t): előrengések Gyorsulás a katasztrófa felé Inverz Omori törvény Paraméterek Földrengések: relaxáció Kobe, 1995, M=6.9 Zs. Danku and F. Kun, Scientific Reports (2013).

13 Lavina jellemzők eloszlása Zs. Danku and F. Kun, Phys. Rev. Lett. 111, (2013). Lavinák méreteVárakozási idő

14 Egyetlen lavina időfejlődése Időtartam:Allavinák száma  Indulás egy-két száltöréssel  Terhelés újraosztódás allavinák  Letapadás erős szálaknál Profil: Allavinák mérete Mért repedési zaj

15 Lavinák átlagos profilja: jobboldali aszimmetria Jobboldali aszimmetria: fokozatos gyorsulás, hirtelen megállás Skálaformula ELS: szimmetrikus profil Zs. Danku and F. Kun, Phys. Rev. Lett. 111, (2013). Profil szimmetriája a kölcsönhatás hatótávolságát jellemzi

16 Összevetés kísérleti eredményekkel Síkbeli repedés növekedés creep terhelés alatt Mérés nagysebességű kamerával Átlagos lavina profil Jó egyezés a szálköteg modellel K. T. Tallakstad, et al., Phys. Rev. Lett. 110, (2013).

17 Üledékes kőzet nyomás alatt Földcsuszamlás Nyírási lokalizáció Mintavétel Laborkísérlet  Porózus struktúra ülepítéssel  MD szimulációk 3D-ben. Számítógépes rekonstrukció  Lassan növekvő terhelés Diszkrét elem szimuláció ÜlepítésNyomás

18 Lavinák statisztikus jellemzői Makroszkopikus válasz és akusztikus jelek Reprodukálja az akusztikus lavinák Statisztikus jellemzőit Energia Várakozási idő Eloszlások Lavinaméret F. Kun, I. Varga, S. Lennartz, I. G. Main, submitted, 2013.

19 Előrejelzés lehetősége Térbeli lokalizáció nyírási sávba Lavinaméret exponense fokozatosan csökken F. Kun, I. Varga, S. Lennartz, I. G. Main, submitted, 2013.

20 Fragmentációs jelenségek univerzalitása Különböző anyagok Különböző energiabevitel D. L. Turcotte, J. Geophys. Res. 91, 1921 (1986) Hatványfüggvény tömegeloszlás anyagtól energia betáplálás módjától Függetlenül az Lövedék hatása üvegre

21 Releváns mennyiségek Hatványfüggvény csak heterogén anyagokra: kőzet, beton, szén, kerámia, üveg,... Csak rideg anyagokra: A tér dimenziója meghatározza az exponenst Üveg rúd Korong 3D tömb Exponensek: Krumpli, paradicsom Univerzalitási osztályok Rendezetlen anyagok Rideg törés Dimenzió Mi a helyzet a képlékeny anyagokkal?

22 Műanyagok fragmentációja: Ütközés kemény fallal Részecske gyorsítóRotor: ütköztetés kemény fallal Polypropylene gömbök m/s Méret: Sebesség:

23 Műanyag fragmensek tömege Fragmensek tömegeloszlása Hatványfüggvény viselkedés Jelentős eltérés a rideg esethez képest G. Timár, F. Kun, H. Carmona, and H. J. Herrmann, Phys. Rev. Lett. (2010).

24 Számítógépes szimulációk nyírás által dominált törés Rideg anyag Műanyag gömb G. Timár, F. Kun, H. Carmona, and H. J. Herrmann, Phys. Rev. Lett. (2010). Tömegeloszlás

25 Résztvevők - Együttműködők Danku Zsuzsa, doktorandusz hallgató Kúszó törés szálköteg modellezése Varga Imre, DE Informatikai Kar Üledékes kőzetek szerkezetének előállítása Timár Gábor, posztdoktor Fragmentációs jelenségek Ian G. Main, Department of Geophysics, University of Edinburgh Hans. J. Herrmann, ETH, Zürich Nobuyasu Ito, University of Tokyo

26 Zs. Danku and F. Kun, Phys. Rev. Lett. 111, (2013). Zs. Danku and F. Kun, Scientific Reports, accepted (2013). F. Kun, I. Varga, S. Lennartz, I. G. Main, submitted (2013). Z. Halász, Zs. Danku, F. Kun, Phys. Rev. E 85, (2012). N. Yoshioka, F. Kun, and N. Ito, Europhys. Lett. 97, (2012). G. Timár, F. Kun, H. Carmona, and H. J. Herrmann, Phys. Rev. Lett. (2010). N. Yoshioka, F. Kun, and N. Ito, Phys. Rev. Lett. 101, (2008). F. Kun, H. A. Carmona, et al., Phys. Rev. Lett. 100, (2008). EU FP7 project TAMOP A-11/1/KONV OTKA K84157 Kapcsolódó publikációk Köszönetnyilvánítás Publikációk - Köszönetnyilvánítás


Letölteni ppt "REPEDÉSEK DINAMIKÁJÁTÓL KATASZTRÓFÁK ELŐREJELZÉSÉIG Kun Ferenc Debreceni Egyetem Elméleti Fizikai Tanszék 2013. 08. 24 Magyar Fizikus Vándorgyűlés."

Hasonló előadás


Google Hirdetések