TY - THES

T1 - Entwicklung von Kontaktmodellen für die Diskrete-Elemente-Methode

AU - Becker, Alexander

N1 - gesperrt bis 11-03-2019

PY - 2014

Y1 - 2014

N2 - Die computerunterstützte Simulation von Schüttgütern stellt einen komplexen und vielseitig anwendbaren Forschungsbereich dar, welcher für die Auslegung und die Optimierung, sowie zur Fehleranalyse (förder)technischer Anlagen eingesetzt wird. Bei der Simulation eines technischen Partikelsystems kommt es zur Vereinfachung der Realität. Die dabei getroffenen Einschränkungen der Randbedingungen hängen von den eingesetzten Berechnungsmodellen ab und beeinflussen direkt die Qualität der Simulationsergebnisse. Die Weiterentwicklung dieser Modelle stellt somit einen wichtigen Punkt zukünftiger Forschungsarbeiten dar. Die wissenschaftliche Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung neuer Kontaktmodelle für die Simulation kohäsiver und kohäsionsloser Schüttgüter. Bestehende Berechnungsmodelle auf der Grundlage des Hertz-Mindlin-Modells für Diskrete-Elemente-Methoden werden um die Mechanismen der Haft-, Gleit- und Rollreibung erweitert, um das Verhalten realer Schüttgüter in der Simulation besser wiederzugeben. Neben den komplexen Reibungsmechanismen kommt es zu einer Weiterentwicklung der eingesetzten Dämpfungsmodelle. Dies ist notwendig, um das Dämpfungsverhalten unterschiedlichster Werkstoffe mit einer höheren Genauigkeit nachzubilden. Für die Umsetzung dieser neuen Berechnungsmodelle ist es erforderlich, die komplexen Grundlagen und Techniken einer modernen Partikelsimulation zu verstehen und diese durch eine umfassende interdisziplinäre Literaturrecherche zu erarbeiten. Die neuentwickelten Kontaktmodelle werden mittels Simulationen, welche sich der Diskrete-Elemente-Methode bedienen, sowie praktischen Untersuchungen, an einem dafür entwickelten Prüfstand verifiziert. Die Ergebnisse dieser Forschungsarbeit ermöglichen es in Zukunft, unterschiedlichste Schüttgüter mittels Partikelsimulationen besser virtuell nachzubilden, wodurch deren Verhalten in technischen Anlagen genauer vorhersagt werden kann.

AB - Die computerunterstützte Simulation von Schüttgütern stellt einen komplexen und vielseitig anwendbaren Forschungsbereich dar, welcher für die Auslegung und die Optimierung, sowie zur Fehleranalyse (förder)technischer Anlagen eingesetzt wird. Bei der Simulation eines technischen Partikelsystems kommt es zur Vereinfachung der Realität. Die dabei getroffenen Einschränkungen der Randbedingungen hängen von den eingesetzten Berechnungsmodellen ab und beeinflussen direkt die Qualität der Simulationsergebnisse. Die Weiterentwicklung dieser Modelle stellt somit einen wichtigen Punkt zukünftiger Forschungsarbeiten dar. Die wissenschaftliche Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung neuer Kontaktmodelle für die Simulation kohäsiver und kohäsionsloser Schüttgüter. Bestehende Berechnungsmodelle auf der Grundlage des Hertz-Mindlin-Modells für Diskrete-Elemente-Methoden werden um die Mechanismen der Haft-, Gleit- und Rollreibung erweitert, um das Verhalten realer Schüttgüter in der Simulation besser wiederzugeben. Neben den komplexen Reibungsmechanismen kommt es zu einer Weiterentwicklung der eingesetzten Dämpfungsmodelle. Dies ist notwendig, um das Dämpfungsverhalten unterschiedlichster Werkstoffe mit einer höheren Genauigkeit nachzubilden. Für die Umsetzung dieser neuen Berechnungsmodelle ist es erforderlich, die komplexen Grundlagen und Techniken einer modernen Partikelsimulation zu verstehen und diese durch eine umfassende interdisziplinäre Literaturrecherche zu erarbeiten. Die neuentwickelten Kontaktmodelle werden mittels Simulationen, welche sich der Diskrete-Elemente-Methode bedienen, sowie praktischen Untersuchungen, an einem dafür entwickelten Prüfstand verifiziert. Die Ergebnisse dieser Forschungsarbeit ermöglichen es in Zukunft, unterschiedlichste Schüttgüter mittels Partikelsimulationen besser virtuell nachzubilden, wodurch deren Verhalten in technischen Anlagen genauer vorhersagt werden kann.

KW - Diskrete-Elemente-Methode

KW - Partikelsimulation

KW - Schüttgutsimulation

KW - Kontaktmodelle

KW - Discrete Element Method

KW - Particle simulation

KW - Bulk materials simulation

KW - Contact models

M3 - Diplomarbeit

ER -