Simulation based modelling of time- and shear-dependent disperse and rheological properties of cement suspensions
基于仿真的水泥悬浮液时间和剪切相关分散和流变特性的建模
基本信息
- 批准号:387066140
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:德国
- 项目类别:Priority Programmes
- 财政年份:2017
- 资助国家:德国
- 起止时间:2016-12-31 至 2020-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The aim of the project is to develop enhanced constitutive models for the prediction of rheological properties of cementitious materials based on chemical and physical particle and fluid characteristics. Due to its fundamental basis the modelling approach exhibits a general validity and applicability. Bridging the gap between fundamental insights into chemical and physical processes at nano as well as micro scale and the macroscopic flow behavior, the project makes a contribution for overcoming limitations of existing constitutive rheological models. Thereby, a more reliable simulation and modelling of concrete flow even for complex processing steps with time-variant shear history, such as pumping, 3D printing or spraying, is enabled. To that end, the time- and shear-dependent disperse and rheological properties of cementitious suspensions are investigated and modelled based on fundamental material properties and interactions with the help of coupled CFD-DEM simulations. With the help of the simulations, the basic interactions depending on numerous chemical and physical particles and fluid characteristics, mixture composition and processing parameters can be modelled comprehensively for the first time. New time-dependent contact models are developed and used for the coupled CFD-DEM simulations. The results of the simulation environment are calibrated and validated by different experiments. The properties of particles and fluid relevant for the simulations are investigated in cooperation with other working groups. Therefore, different reacting and non-reacting technical and model particulate systems are used. The disperse and the rheological properties of the suspensions are characterized comprehensively. Relevant particle and fluid characteristics are investigated by rotational and oscillation rheometer tests. The microstructure effect on the rheological properties is described by the particle agglomeration behavior. Therefore, the agglomeration state and the rheological properties are characterized for different shear rates, time steps and shear histories with and without regard for hydration effects. The particle size distribution and the agglomeration state of the pastes are determined under shear conditions by a laser backscattering method integrated into a new coaxial cylinders rheometer setup. Based on the simulation and experimental results the time- and shear-dependent microstructure effects are implemented into existing constitutive models enabling the consideration of thixotropic effects and ageing effects due to cement hydration. Being a key parameter for constitutive models and multi-scale modelling, a special focus will be on the determination of local shear rates acting on the paste phase. The approach enables to capture realistic shear parameters for the simulations and experiments at micro scale, hence allowing a more reliable scale-up and modelling.
该项目的目的是开发增强的本构模型,用于基于化学和物理颗粒和流体特性预测胶凝材料的流变性。由于其基本基础,该建模方法显示出普遍的有效性和适用性。该项目在纳米和微观尺度的化学和物理过程的基本见解与宏观流动行为之间架起了一座桥梁,为克服现有本构流变模型的局限性做出了贡献。因此,即使对于具有时变剪切历史的复杂处理步骤,如泵送、3D打印或喷涂,也能够更可靠地模拟和建模混凝土流动。为此,在CFD-DEM耦合模拟的帮助下,基于基本材料性质和相互作用,研究和模拟了水泥基悬浮液的时间和剪切相关的分散和流变特性。在模拟的帮助下,首次能够全面地模拟取决于众多化学和物理颗粒以及流体特性、混合物组成和工艺参数的基本相互作用。建立了新的含时接触模型,并将其用于CFD-DEM耦合数值模拟。通过不同的实验对仿真环境的结果进行了标定和验证。与其他工作组合作,研究了与模拟相关的颗粒和流体的性质。因此,使用了不同的反应性和非反应性技术和模型颗粒系统。对悬浮液的分散性和流变性进行了全面的表征。通过旋转和振荡流变仪试验研究了相关的颗粒和流体特性。微观结构对流变性的影响可以用颗粒团聚行为来描述。因此,在考虑和不考虑水化效应的情况下,不同剪切速率、不同时间步长和不同剪切历史下的凝聚状态和流变性是表征的。在剪切条件下,用激光背向散射法测量了浆体的粒度分布和团聚状态,并将其集成到新的同轴圆柱式流变仪中。在模拟和实验结果的基础上,将时间和剪切相关的微结构效应引入到现有的本构模型中,从而能够考虑水泥水化的触变效应和老化效应。作为本构模型和多尺度模型的关键参数,将特别关注作用于膏体相的局部剪切率的确定。该方法能够为微观尺度的模拟和实验捕捉真实的剪切参数,从而允许更可靠的放大和建模。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
Professor Dr.-Ing. Harald Budelmann其他文献
Professor Dr.-Ing. Harald Budelmann的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('Professor Dr.-Ing. Harald Budelmann', 18)}}的其他基金
From Jointing Systems to Light-Weight Structures: Hybrid, dry-fit beam, surface and spatial structures made of UHPFRC
从连接系统到轻质结构:由 UHPFRC 制成的混合干式梁、表面和空间结构
- 批准号:
198251365 - 财政年份:2011
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Priority Programmes
Grundlagen und Anwendung von dünnen, faserbewehrten UHPC-Schichten auf Betonbauteilen.
混凝土构件上纤维增强 UHPC 薄层的基础知识和应用。
- 批准号:
157309903 - 财政年份:2009
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Priority Programmes
Werkstoffverhalten von ultrahochfestem Beton im jungen Alter
超高强混凝土年轻时的材料行为
- 批准号:
15007416 - 财政年份:2005
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Priority Programmes
Untersuchung und Modellierung der autogenen Schwindverformungen in erhärtendem Portlandzementstein- und mörtel
硬化波特兰水泥石和砂浆自收缩变形的研究和建模
- 批准号:
5444746 - 财政年份:2005
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Priority Programmes
Anwendung von Faserverbundwerkstoffen als geklebte Bewehrung an Bauteilen mit hoher Feuchte- und Salzbelastung
纤维复合材料作为粘合增强材料在高水分和盐负荷部件上的应用
- 批准号:
5390820 - 财政年份:2003
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Research Grants
Anwendung von Faserverbundwerkstoffen als geklebte Bewehrung an Bauteilen mit hoher Feuchte- und Salzbelastung
纤维复合材料作为粘合增强材料在高水分和盐负荷部件上的应用
- 批准号:
5390830 - 财政年份:2003
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Research Grants
Grundlagen der Erhöhung der Verbundtragfähigkeit äußerer Klebebewehrung durch selbstinduzierten (passiven) Anpressdruck infolge äußerer Umschließung
通过外部围护产生的自感(被动)接触压力来提高外部粘合加固复合承载能力的基础知识
- 批准号:
5392791 - 财政年份:2003
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Research Grants
Simulation of hydration, formation of structure and moisture-distribution - Modelling of transportation and damage processes in young concrete
水合作用、结构形成和水分分布的模拟 - 年轻混凝土中运输和损伤过程的建模
- 批准号:
5318708 - 财政年份:2001
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Priority Programmes
Einfluß zeitabhängiger Putzverformungen auf Zwang und Rißbildung in Wärmedämmverbundsystemen (WDVS)
随时间变化的石膏变形对隔热复合材料系统 (ETICS) 约束和裂纹形成的影响
- 批准号:
5178162 - 财政年份:1999
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Research Grants
Thermodynamic data of solid phases in cementitious materials
胶凝材料中固相的热力学数据
- 批准号:
5204836 - 财政年份:1999
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Research Grants
相似国自然基金
Data-driven Recommendation System Construction of an Online Medical Platform Based on the Fusion of Information
- 批准号:
- 批准年份:2024
- 资助金额:万元
- 项目类别:外国青年学者研究基金项目
Exploring the Intrinsic Mechanisms of CEO Turnover and Market Reaction: An Explanation Based on Information Asymmetry
- 批准号:W2433169
- 批准年份:2024
- 资助金额:万元
- 项目类别:外国学者研究基金项目
Incentive and governance schenism study of corporate green washing behavior in China: Based on an integiated view of econfiguration of environmental authority and decoupling logic
- 批准号:
- 批准年份:2024
- 资助金额:万元
- 项目类别:外国学者研究基金项目
含Re、Ru先进镍基单晶高温合金中TCP相成核—生长机理的原位动态研究
- 批准号:52301178
- 批准年份:2023
- 资助金额:30.00 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
NbZrTi基多主元合金中化学不均匀性对辐照行为的影响研究
- 批准号:12305290
- 批准年份:2023
- 资助金额:30.00 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
眼表菌群影响糖尿病患者干眼发生的人群流行病学研究
- 批准号:82371110
- 批准年份:2023
- 资助金额:49.00 万元
- 项目类别:面上项目
镍基UNS N10003合金辐照位错环演化机制及其对力学性能的影响研究
- 批准号:12375280
- 批准年份:2023
- 资助金额:53.00 万元
- 项目类别:面上项目
CuAgSe基热电材料的结构特性与构效关系研究
- 批准号:22375214
- 批准年份:2023
- 资助金额:50.00 万元
- 项目类别:面上项目
A study on prototype flexible multifunctional graphene foam-based sensing grid (柔性多功能石墨烯泡沫传感网格原型研究)
- 批准号:
- 批准年份:2020
- 资助金额:20 万元
- 项目类别:
基于大数据定量研究城市化对中国季节性流感传播的影响及其机理
- 批准号:82003509
- 批准年份:2020
- 资助金额:24.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
相似海外基金
Energy demand modelling based on human behavior simulation
基于人类行为模拟的能源需求建模
- 批准号:
23H01566 - 财政年份:2023
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Visual Modelling and Rendering for Virtual Reality Based Surgical Simulation
基于虚拟现实的手术模拟的视觉建模和渲染
- 批准号:
RGPIN-2021-04193 - 财政年份:2022
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Integration of Multiphase Hydrodynamics, Metabolic Modelling, and Control to enable Simulation-based Design of Bioreactors
集成多相流体动力学、代谢建模和控制,实现生物反应器的基于仿真的设计
- 批准号:
538642-2019 - 财政年份:2022
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Collaborative Research and Development Grants
Modelling and Simulation Based Engineering for IoT
基于建模和仿真的物联网工程
- 批准号:
RGPIN-2020-07218 - 财政年份:2022
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Integration of Multiphase Hydrodynamics, Metabolic Modelling, and Control to enable Simulation-based Design of Bioreactors
集成多相流体动力学、代谢建模和控制,实现生物反应器的基于仿真的设计
- 批准号:
538642-2019 - 财政年份:2021
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Collaborative Research and Development Grants
Modelling and Simulation Based Engineering for IoT
基于建模和仿真的物联网工程
- 批准号:
RGPIN-2020-07218 - 财政年份:2021
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Visual Modelling and Rendering for Virtual Reality Based Surgical Simulation
基于虚拟现实的手术模拟的视觉建模和渲染
- 批准号:
RGPIN-2021-04193 - 财政年份:2021
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
A WiFi-based occupancy sensing, modelling, and simulation method to ensure COVID-19 ventilation and social distancing norms at workplaces
基于 WiFi 的占用感测、建模和模拟方法,可确保工作场所的 COVID-19 通风和社交距离规范
- 批准号:
554565-2020 - 财政年份:2020
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Alliance Grants
Develop a computational framework to support comparative studies of long-term care system by system simulation approaches
开发一个计算框架,通过系统模拟方法支持长期护理系统的比较研究
- 批准号:
20K18958 - 财政年份:2020
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists