Fluctuaciones de la tensión plástica local en medios granulares

Área de la Ciencia:

• Física experimental
• Ciencias de los materiales
• La geofísica

Sus antecedentes:

• Los materiales granulares exhiben comportamientos mecánicos complejos bajo estrés.
• La comprensión de la heterogeneidad de la tensión es crucial para predecir la falla y el flujo del material.

Objetivo del estudio:

• Investigar experimentalmente la heterogeneidad de la tensión en medios granulares bajo corte oscilatorio.
• Para cuantificar las fluctuaciones de tensión en las escalas de grano y volumen.
• Para analizar la relación entre el esfuerzo plástico, los ciclos de corte y la memoria del material.

Principales métodos:

• Imágenes ópticas y seguimiento de grano para el cálculo del tensor de deformación local.
• Espectroscopia de ondas acústicas difusas (DAWS) para la medición cuadrática a granel.
• Análisis de las fluctuaciones de deformación durante las ramas de corte hacia delante y hacia atrás.

Principales resultados:

• La heterogeneidad de la cepa es significativa, con fluctuaciones ~ 10 veces mayores que la media, dominadas por la variabilidad de la escala de grano.
• Cada ciclo de corte comprende dos ramas de tipo difusivo, que contribuyen a la deformación plástica.
• Las fluctuaciones de la deformación plástica se escalan con la deformación de corte plástico promedio y muestran anticorrelaciones de deformación hacia adelante y hacia atrás.

Conclusiones:

• La heterogeneidad de tensión irreversible aumenta con el cizallamiento aplicado, pero es modulada por la memoria controlada por carga.
• El estudio revela un mecanismo fundamental que rige la deformación plástica en los sistemas granulares.
• Los hallazgos tienen implicaciones para modelar el flujo granular, la propagación de ondas sísmicas y el diseño de materiales.