Az ismételt terhelés hatására az ismétlési számhoz tartozó összenyomódás és a minta által elszenvedett külső munka szerepel az 1. táblázatban. A nyomóerő–összenyomódás mért értékeit, valamint az összenyomódás időbeli változását a 3–5. ábra szemlélteti. A mérési időt úgy transzformáltuk, hogy egy másodperc átlagosan egy összenyomódási ciklusnak felel meg.
Az N = 10, 20 és 30 ismételt terhelési ciklus hatására bekövetkező szemszerkezet változásának minősítő értékeit a 2. táblázatban tüntettük fel. A szemszerkezet minősítő értéke (M) a vizsgált halmaz szemmegoszlási görbéjének metszetösszege, a halmaz „finomsági modulusa”. Az eredeti halmaz 20/32 mm szemmegoszlású halmaz szemszerkezeti modulusa M = 300.

Ismételt terheléses vizsgálat diszkrét elemes módszer segítségével

A valóságot jól közelítő szimulációs modell létrehozása összetett faladat, melynek első lépése a módszer kiválasztása. A diszkrét elemes módszer [5] az anyagot részecskékkel és a köztük ébredő kapcsolatokkal, erőkkel írja le, ami lehetővé teszi a szemcsék modellezését. A szemcséknek önálló elfordulási és elmozdulási szabadságfokaik vannak [6]. Különböző szemcsealakokat és kapcsolati modelleket lehet kiválasztani. A szimulációnál a szemcsék törését nem vettük figyelembe.

A zúzottkő halmaz diszkrét elemes modellje

Az alkalmazott szoftver a Yade [7] diszkrét elemes program. A program Linux-alapú, nyílt forráskódú, így a működése és a benne levő modellek részletesen tanulmányozhatók. A program kezelése Python nyelven íródott parancssor alapú. A program a mechanika alaptörvényeit (differenciálegyenleteit) numerikus integrálással oldja meg. A zúzottkövek alakjának közelítéséhez a merev poliéder alakú elemeket tartalmazó modellt [8] alkalmaztuk.
A zúzottkő szemcséket egyszerűsítve, a Voronoi-módszer alapján véletlenszerűen létrehozott poliéder alakkal [9] írtuk le. A program a megadott alsó és felső szitanyílással meghatározott szemnagysággal és előírt szemalakkal hozza létre a halmazt. A szemcsék mérete (Di) a 20/32 mm-es szem­nagy­ság­tartományt követi. A modellben a zömök szemcsék 2 : 2 : 1, a lemezes szemcsék pedig 4 : 2 : 1 (h : s : v) oldalarányú­ak.
A szemcsék anyaga a modellben teljesen merevnek feltételezett. Így a valós kövek összenyomhatóságát a modellben a szemcsék közti kapcsolatok veszik figyelembe. Az alkalmazott modellben a szemcsék közt – azok érintkezésekor – normál és nyíró irányú erő lép fel.
A normál erő nagysága egyenesen arányos a poliéderek érintkezése esetén, az elemek átlapolása során létrejövő közös térfogat nagyságával. Az arányossági tényező a normál térfogati merevség (kn). A nyíróerő nagysága egyenesen arányos a szemcsék egymáson való elcsúszásával és elfordulásával. Az arányossági tényező a nyíró merevség (ks). A nyíróerő legnagyobb értékét a Coulomb-féle súrlódási modell határozza meg, az elemek közti súrlódási szög értékének alapján.
A geometria kialakításának módját korábbi kutatásban [10] fejlesztettük ki. A meghatározott szemeloszlású és lemezességi számú halmaz vastag falú mozsárba kerül. A halmaz kezdeti tömörségét a kísérletben alkalmazott fedőelem súlyával megegyező mértékű előterhelés éri el. A kapott geometriákat a 6. ábra mutatja.

Az előterheléssel tömörített halmazokat lüktető erő terhelte 30 alkalommal, amelynek értéke méréssel összhangban 3 és 50 kN között változott. A terhelés elmozdulásvezérelt volt, ami stabilabb szimulációt eredményezett.