témavezető: Bagi Katalin
helyszín (magyar oldal): Tartószerkezetek Mechanikája Tanszék helyszín rövidítés: BMETM
A kutatási téma leírása:
Számos égitest felszínét olyan törmelékréteg (regolit) borítja, amely rendkívül finom, töredezett alakú szilánkokból, kisebb-nagyobb, szintén éles, töredezett alakú kavicsokból és kövekből áll. Légkör és felszíni vizek hiányában eróziót csupán a meteoritbecsapódások okoznak, és így a szemcsék alakja nem csiszolódik le. A regolit viselkedése eltér a földi körülmények között megszokottól: a különleges szemcsealakok, a rendkívül széles szemeloszlás, a konkáv szemcsék egymásba akadása, illetve a kicsiny méretek miatt az atomi szintű hatások (pl. van der Waals erők) jelentős szerepe is megkülönbözteti a földi talajokétól. E törmelékréteg mechanikai viselkedése ezért több szempontból is újszerű a földi körülményekhez szokott mérnökök számára. A regolit megbízható modellezése azonban elengedhetetlen a kutatóállomások mérnöki tervezéshez (pl. rézsűk megengedhető szöge, hajtott kerekek kapaszkodása a talajba, építményekre kifejtett talajnyomás). A javasolt – alapkutatási jellegű – PhD-munka ehhez kíván hozzájárulni.
A tervezett PhD kutatás célja annak feltérképezése, hogy néhány fontos jellegzetesség hogyan befolyásolja a regolit viselkedését:
1. A szemcsék alakja
A regolitrétegben lévő szemcsék alakja zegzugos, erősen konkáv, így a földi mérnöki gyakorlatban szokásos alakparaméterek (pl. lemezesség/zömökség; a felület simasága) nem elegendőek a jellemzéshez. A kutatás egyik célja jobb jellemzőket adni, majd hatásukat elemezni, és a javaslatokat diszkrételemes szimulációkkal is alátámasztani.
2. A gravitáció nagysága
A felszíni gravitációs gyorsulás nagysága égitestről égitestre más és más, ami a jelenleg létező vizsgálatok szerint azt okozza, hogy a földi körülmények között végzett regolit-szimulációs laborkísérletek nem modellezik elég jól a felhasználási hely körülményeit. Ezért fontos feladat annak elemzése, hogy a regolit viselkedése milyen módon függ a gravitáció nagyságától.
3. A szemcsék törésének hatása
Amint az emberi beavatkozás megbolygatja a regolitréteget, az addig lényegében érintetlen halmazban a tűszerűen éles sarkokkal rendelkező, zegzugos alakú szemcsék töredezése elkerülhetetlen, és ez – részben a szemcsék alakjának, részben a szemeloszlásnak a megváltozása miatt – a makroszintű viselkedés módosulását eredményezi. E folyamat megértésében nagy segítséget adhatnának a diszkrételemes szimulációs kísérletek, ehhez azonban olyan – lehetőleg minél egyszerűbb – törési modellekre van szükség, amelyek az egyetlen szemcse szintjén jól jósolják, hogyan törik majd a szemcse, majd ez alapján az egész halmaz viselkedését is kellő megbízhatósággal követni tudják. Cél ilyen törési modell(ek) kidolgozása és validálása.
A fenti numerikus vizsgálatok diszkrételemes szoftverrel történnek, a számítógépes modellek valós anyagi viselkedéshez való illesztéséhez pedig a szakirodalomban található mérési eredményeket kívánjuk használni. A kalibráció elvégzése azonban igen munkaigényes része egy szemcsehalmaz modellezésének, és ez jelenleg a diszkrételemes vizsgálatok legnagyobb nehézségét jelenti a gyakorlati alkalmazások szempontjából. A szemcsehalmazok modellezésével foglalkozók közössége régóta igényli e lépés algoritmizálását. Bár néhány kutatóhelyen folyamatban vannak már kezdeti próbálkozások erre, nagy szükség lenne olyan öntanuló algoritmusok kidolgozására, amelyek alacsony számú, előre elvégzett laborkísérlet, majd nagyszámú numerikus szimuláció segítségével megtalálják az(oka)t a paraméter-együttes(eke)t, amely(ek) valamely választott szempontból optimális illeszkedést ad(nak) a valós viselkedéssel. A regolit modellezéséhez kidolgozni kívánt kalibráló algoritmussal szembeni elvárás különlegessége az, hogy az illesztendő paraméterek száma igen alacsony (legfeljebb kb. tucatnyi), miközben az illesztés „jóságának” kiértékelése nagyon hosszadalmas, ezért az algoritmussal szemben elvárás, hogy minél kevesebbszer kelljen a kiértékelést végrehajtani. Emiatt speciálisan célorientált öntanuló algoritmus(oka)t kell kidolgozni a feladatra.
felvehető hallgatók száma: 1
Jelentkezési határidő: 2023-05-31
2024. IV. 17. ODT ülés Az ODT következő ülésére 2024. június 14-én, pénteken 10.00 órakor kerül sor a Semmelweis Egyetem Szenátusi termében (Bp. Üllői út 26. I. emelet).
Bejelentkezés
