Bruchverhältnisse von Partikeln bei Druck-, Stoß- und Scherbeanspruchung

In dem gemeinsamen deutsch-israelischen Forschungsprojekt wird als Schwerpunkt das Bruch- und Deformationsverhalten von Partikelsystemen untersucht. Die jeweiligen Bruch- und Deformationsverhältnisse spielen eine wichtige Rolle in vielen Bereichen der Industrie. Zwar existieren in der Literatur eine Vielzahl von Untersuchungsmethoden, um die Prozesse zu beschreiben, allerdings wurden diese Untersuchungsmethoden weder optimiert noch vereinheitlicht.

Ziel des vorliegenden Prozesses ist die Untersuchung und Zuordnung der Bruch- und Deformationsprozesse aus unterschiedlichen Materialien, insbesondere der Bruch bei Druckbeanspruchung einzelner Partikel und Partikelschichten, bei freiem Stoß oder bei relativer Bewegung der Partikelschichten untereinander.

Jeweils sechs Partikelfraktionen aus verschiedenen Stoffen (KCl, Marmor, Basalt, kristalliner Zucker, Glas und Pottasche) wurden untersucht. Dabei wurde die Bruchfunktion in Abhängigkeit von der Bruchenergie und -kraft jeweils von beiden Forschergruppen aus Deutschland und Israel in Abhängigkeit von den Materialparametern und der Partikelgröße bestimmt. Eine nummerische 3D-DEM-Simulation zur Beschreibung des Partikelzustandes in der Partikelschicht wurde entwickelt. Es entstand eine neuartige, universelle Auswertemethode, die die Berechnung der Bruchwahrscheinlichkeit von spröden und zähen Materialien für alle Partikelfraktionen gestaltet.