Simulações numéricas do colapso de uma cratera granular

Abstract

Nesse trabalho, o estudo do colapso de uma cratera é feito a partir de simulações numéricas de dinâmica molecular de esferas moles (soft-sphere molecular dynamics). Expomos em detalhes a teoria básica e construímos as ferramentas numéricas necessárias para estudarmos o colapso de uma cratera feita de materiais granulares. Um recipiente é preenchido com grãos esféricos confinados a deslocamentos bidimensionais, e interações entre cada par de partículas são sujeitas a uma força elástica de natureza restitutiva, uma força elástica de natureza dissipativa, e uma força de atrito, de natureza também dissipativa, todas as quais dependentes do material. A partir do momento em que o recipiente começa a ser preenchido, esse sistema evolui em direção a um estado metaestável e, a partir dele, removemos uma certa quantidade de partículas da superfície livre do sistema. Realizando esta remoção de grãos, a qual escolhemos como possuindo um formato retangular, o sistema então escoa de forma transiente até uma outra configuração final, também metaestável formando, então, ao redor do centro em que foi realizada a remoção, uma cratera.