Ajankohtaista

Väitös: 27.1.2017 FM Timo Riikilä (Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta, fysiikka)

Alkamisaika: perjantai 27. tammikuuta 2017, 12.00

Päättymisaika: perjantai 27. tammikuuta 2017, 15.00

Paikka: Ylistönrinne, FYS1

FM Timo Riikilän fysiikan väitöskirjan ”Discrete Element Model for Viscoelastic Materials with Brittle Fracture: Applications on Glacier Dynamics” tarkastustilaisuus. Vastaväittäjänä professori Ferenc Kun (University of Debrecen, Unkari) ja kustoksena professori Markku Kataja (Jyväskylän yliopisto). Väitöstilaisuus on englanninkielinen.

Timo Riikilä
Timo Riikilä

FM Timo Riikilän fysiikan väitöskirjan ”Discrete Element Model for Viscoelastic Materials with Brittle Fracture: Applications on Glacier Dynamics” tarkastustilaisuus. Vastaväittäjänä professori Ferenc Kun (University of Debrecen, Unkari) ja kustoksena professori Markku Kataja (Jyväskylän yliopisto). Väitöstilaisuus on englanninkielinen.

Timo Riikilä on kehittänyt väitöstutkimuksessaan uutta simulaatiomallia jäätiköiden käyttäytymisen tutkimiseen. Uusi malli pohjautuu menetelmään, jossa tutkittava materiaali jaetaan pieniin elementteihin, jotka yhdessä muodostavat suuremman kappaleen. Menetelmän etuna jäätikkötutkimuksessa aiemmin käytettyihin ns. jatkumomalleihin on mm. jäätikön murtumisen helpompi mallintaminen.

Murtumismekanismien parempi ymmärtäminen on tärkeää, koska ilmaston lämpenemisen myötä jäätiköt menettävät massaansa yhä kiihtyvää vauhtia ja jopa 40-50 % jäämassan häviämisestä tapahtuu jään lohkeamisen myötä.

Riikilä havaitsi, että kehitetty simulaatiomalli pystyy kuvaamaan jään elastista käyttäytymistä, murtumista ja virtausta. Kaikkia näitä piirteitä ei ole aiemmin pystytty yhdistämään yhteen jäätikkömalliin. Tutkimuksessa löydettiin myös uutta tietoa jäätiköiden käyttäytymisestä. Merkittävin löydös osoittaa, että jäätikköjen etureunat ovat ns. itseorganisoituvasti kriittisiä systeemejä. Tämä tarkoittaa, että jäätiköiden murtumistiheys ja -laajuus voivat olla hyvin herkkiä ulkoisille tekijöille kuten esimerkiksi ilman lämpötilalle ja meriveden korkeudelle jäätikön etureunassa.

Väitöstutkimuksessa kehitettyä menetelmää voidaan soveltaa myös muiden viskoelastisten ja murtuvien materiaalien tutkimuksessa.

Lisätietoja:

Timo Riikilä, timo.i.riikila@student.jyu.fi, puh. 040 820 2657
Viestintävastaava Liisa Harjula, puh. 040 805 4403, viestinta@jyu.fi

Timo Riikilä valmistui ylioppilaaksi Rantasalmen lukiosta vuonna 2004. Filosofian maisterin tutkinnon hän sai Jyväskylän yliopistosta vuonna 2012. Hänet hyväksyttiin vuonna 2013 Jyväskylän yliopiston jatko-opiskelijaksi professori Jussi Timosen ryhmään.

Teos on julkaistu sarjassa Department of Physics, University of Jyväskylä, Research Report numerona 2/2017, ISSN 0075-465X, ISBN 978-951-39-6918-9, ISBN 978-951-39-6919-6 (pdf). Linkki väitöskirjan PDF-versioon: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-39-6919-6

Abstract

Global warming is one of the greatest threats that mankind has to face in the beginning of this century. Affiliated with it is the incontrovertible mass loss of glacier ice in the polar regions worldwide. As a consequence, understanding the behaviour of large ice masses is crucial for estimating and, in best cases, hindering the propagation of mass loss.

Traditionally, continuum models have been used to numerically study glacier dynamics. They are based on the assumption of continuous material with no substructure, therefore cracks and fragmentation are difficult to model. However, fracturing and fragmentation are inherent properties of a material as brittle as ice. Thus, better understanding of its behaviour requires incorporation of these brittle properties into the simulation model.

To tackle this shortcoming in the world of numerical physics, a new discrete element model (DEM) for studying viscoelastic materials with fracture is introduced. In DEM models, material is comprised of a large number of particles that are bound together with interaction potentials e.g. springs or beams. Fracture and fragmentation come naturally in these kinds of models through the assignment of a breaking threshold of an interaction. With the proper setting of the properties of the particles themselves and the interaction potentials between them, the material can be made to realise a wide variety of elastic, plastic and also viscoelastic behaviour.

The main focus of this study is to establish a new way to simulate viscoelastic materials with fracture. Therefore much of the work is concentrated in the validation of the model against known principles of viscoelastic and brittle materials. The model has also been used to study glacier calving and other glacier-ice related applications. Amongst other things, it was demonstrated that the behaviour of a surging glacier is strongly affected by the basal friction, that the fragment size distribution of a calving event can be a combination of fragmentation and grinding and that termini of calving glaciers can be considered as self-organized critical systems.

Lisätietoja

Timo Riikilä
timo.i.riikila@student.jyu.fi
+358408054057
kuuluu seuraaviin kategorioihin: