Modellering van korrelrige materiaal: Diskrete- en kontinuumbenaderings

Korrelmateriaal kom ryklik in die natuur voor en is, naas water, die materiaal wat die meeste op die aarde hanteer word. Hierdie materiaal kom in talle bedryfsektore voor, insluitende die farmaseutiese, voedsel-, landbou-, konstruksie- en mynbousektore. Aktiwiteite sluit in vervoer, berging, vermenging en samesmelting, sifting, vergruising en walsing. Die hantering van vaste stowwe in groot maat is een van die grootste bedryfsaktiwiteite ter wêreld, en gebruik 10% van alle energie wat opgewek word. Na raming gaan 40% van die kapasiteit van bedryfsaanlegte verlore weens ʼn gebrek aan begrip van die gedrag van korrelmateriaal. Ondanks die belang van korrelmateriaal is ons begrip van die gedrag van hierdie materiaal steeds beperk.

Ons doel is om korrelmateriaal te modelleer en om die materiaal se grootmaatgedrag te voorspel vir die verbetering van die ontwerp van hanterings- en verwerkingstoerusting. Twee numeriese benaderings is vir hierdie doel beskikbaar, naamlik diskreet- en kontinuumgebaseerde modelle. Diskreetgebaseerde modelle, soos die diskrete-elementmetode, kan met gemak die diskrete aard en grootskaalse vervorming van die materiaal modelleer, insluitende ingewikkelde prosesse soos vermenging. Omsigtige kalibrering van hierdie modelle is egter noodsaaklik, en berekeninge kan tydrowend wees. Aan die ander kant is dit ingewikkeld vir kontinuumgebaseerde modelle, soos die eindige-elementmetode, om grootskaalse vervorming te modelleer, en gevorderde maaslose benaderings is nodig. Een so ʼn benadering is die materiaalpuntmetode. In hierdie intreerede bespreek ek die twee benaderings asook die voor- en nadele van albei, en toon hoe hierdie benaderings toegepas kan word om bedryfstoepassings te modelleer.

Kyk die intreerede hier

Kort biografie

Corné Coetzee is ʼn professor in die Departement Meganiese en Megatroniese Ingenieurswese. Hy het op ʼn kommersiële vrugteplaas grootgeword, wat ook as ʼn basis vir die familie se grondverskuiwingskonstruksiemaatskappy gedien het. Hy is van jongs af aan swaar masjinerie en die ‘verskuiwing van grond’ blootgestel. Toe ʼn finalejaar-navorsingsprojek oor hierdie onderwerp dus beskikbaar word, het hy sy passie vir navorsing en ʼn breër belangstelling in die gedrag van korrelmateriaal in die algemeen ontdek. Sy navorsing fokus op die modellering van korrelmateriaal (vaste stowwe in groot maat) met behulp van verskeie numeriese tegnieke en voorspelling van hul gedrag vir die ontwerp van verbeterde hanterings- en verwerkingstoerusting. Hy was die stigter van ʼn laboratorium vir die waarneming en meting van die gedrag van korrelmateriaal en die kalibrering en bekragtiging van numeriese modelle. Die toerusting word vir navorsingsdoeleindes gebruik en lewer ook ʼn diens aan die bedryf. Op grond van sy belangstelling in landbou is hy ook betrokke by die modellering en ontwerp van kartonverpakking vir die tuinbousektor, en werk nou saam met die Fakulteit AgriWetenskappe. Hy is as ʼn professionele ingenieur by die Ingenieursraad van Suid-Afrika geregistreer en is ʼn NNS-B-beoordeelde navorser.

RSVP vir hierdie Intreerede