Distribución de fuerzas en medios granulares no cohesivos: Observaciones experimentales y computacionales

Understanding the behavior of mechanical properties within granular media is essential in several applications of civil and chemical engineering, geophysical sciences as well as in many other areas of science. It is well established that in non-cohesive granular media, the transmission of force occurs exclusively via inter particle contacts, which follow preferred paths, the so-called "stress chains" or "force chains" network. Because the inter-particle forces and its distribution determine the bulk properties of a granular system, this behavior has very important consequences in transport phenomena as well as in constitutive modeling. In this work we present results, both experimental and computational, on the behavior of the force distribution in static granular materials. These results provide new insight into the physics of granular materials and complement previous findings.La comprensión de las propiedades mecánicas de los medios granulares es importante en aplicaciones de Ingeniería civil, Ingeniería química, ciencias geofísicas al igual que en otras áreas del conocimiento. Es bien sabido que las fuerzas dentro de un medio granular se distribuyen siguiendo una red altamente no-lineal de partículas bajo esfuerzo. Las fuerzas por arriba del promedio se concentran en una red de “cadenas de esfuerzo” que soportan la gran mayoría de la carga, mientras que existen partículas dentro del lecho que se encuentran prácticamente aisladas de sus vecinas y que no soportan carga alguna. Dado que las fuerzas inter-partícula y su distribución determinan las propiedades macroscópicas de un sistema granular, dicho comportamiento tiene consecuencias muy importantes en fenómenos de transporte tales como conducción de calor, propagación de sonido y conducción eléctrica. En este trabajo se presentan resultados de una investigación tanto experimental como computacional sobre el comportamiento de la distribución de esfuerzos en un medio granular estático. Los resultados expuestos proveen conocimientos nuevos sobre la física de medios granulares y complementan observaciones previas