Modellierung und DEM-Simulation des Bruchverhaltens eines grobdispersen Partikelverbundstoffes

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Jürgen Tomas (†)
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 1999 bis 2005
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5199942

Die Zerkleinerung von Partikelverbundwerkstoffen in aufgeschlossene und teilaufgeschlossene Wertstoffpartikel ließ sich bisher nur mittels umfangreicher Versuche zweckmäßig verfahrenstechnisch auslegen. Dazu wurden am Lehrstuhl mit Hilfe einer großkalibrigen Luftdruckkanone- determinierte Beanspruchungsereignisse simuliert,- Bruchbilder visualisiert und kontinuumsmechanisch interpretiert- sowie deterministische und stochastische Zerkleinerungsergebnisse (spez. Energiebedarf, Aufschlußgrad, Partikelgrößenverteilung) ausgemessen.Da diese Experimente allein jedoch keine Erkenntnisse über die hochdynamischen Mikroprozesse der Rißbildung- und Ausbreitung an den Korngrenzen liefern, sollen sie durch partikelmechanische Simulationen ergänzt werden. Solche Berechnungen sind erst seit einigen Jahren infolge der Entwicklung der Rechentechnik im erforderlichen Umfang möglich. Zur Modellierung der dynamischen Bruchvorgänge bietet sich die Diskrete-Elemente-Methode an. Dadurch wird die kontiniuumsmechanische Modellabstraktion fallen gelassen und der Partikelverbundstoff als ein komplex verschaltetes, mechanisches System von Partikelwechselwirkungen betrachtet. Bevorzugt werden die parallele Verschaltung von elastischen Deformations- und viskosen Dämpfungselementen mit Kontaktversagen. Damit lassen sich die Hauptwirkungspfade der Kontaktkräfte und die Versagenswahrscheinlichkeiten bei Prall-, Schlag- und Druckbeanspruchung simulieren.Es wird großer Wert auf die Übertragbarkeit der Simulationsergebnisse auf die verfahrenstechnischen Zielgrößen Partikelgrössenverteilung, Partikelaufschluß und spezifischer Energieeintrag gelegt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen