Estudio Paramétrico del Comportamiento Constitutivo de Materiales Granulares

Abstract

Un medio granular puede ser concebido como un sistema formado por un gran número de partículas macroscópicas, denominadas granos, que se encuentran inmersas en el seno de un fluido intersticial. En este trabajo se presenta un estudio de sensibilidad a parámetros constitutivos de una relación constitutiva visco-plástica para modelar el flujo estacionario de sólidos granulares. El modelo fue desarrollado por Elaskar y Godoy (1998) y considera que los granos son incompresibles y aproximadamente del mismo tamaño. Bajo estas hipótesis el flujo isotérmico de materiales granulares puede ser representado por el flujo de un fluido no Newtoniano altamente no lineal. El tensor de tensiones del fluido no Newtoniano depende en forma lineal y no lineal del tensor velocidad de deformación, de un tensor gradiente de densidad y del producto entre ambos. Además para la determinación de los coeficientes se utiliza la teoría de visco-plasticidad. El modelo logra simular adecuadamente el flujo estacionarios de granos por un plano inclinado, sin embargo un estudio de sensibilidad a ciertos parámetros es necesario para un mejor entendimiento del mismo. Para realizar dicho estudio se ha considerado flujo unidimensional fluyendo por acción de la gravedad en un plano inclinado, el sistema de ecuaciones resultante ha sido solucionado numéricamente mediante la técnica de Runge-Kutta. Finalmente se presenta la comparación de resultados numéricos con datos experimentales realizados por tres grupos de investigación independiente y para tres materiales distintos constatándose el buen comportamiento del modelo constitutivo.