Dynamische Simulation hochelastischer, hochfeiner, nicht-konvexer und polyedrischer disperser Feststoffe unter Einbeziehung von Adhäsion und Teilchenbruch

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Ziel des beantragten Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines Simulationsmodells zur Simulation von hochelastischen, hochfeinen dispersen Feststoffen. Es wird ein Verfahren ent- wickelt, das eine Modellierung von nicht-konvexen Teilchen als Polyeder vorsieht. Um große Teilchenzahlen zu realisieren, wird hierbei eine Methode verwendet, bei der die einzelnen Granulatteilchen durch mehrere nicht assemblierte, nichtlineare Finite Tetraederelemente beschrieben werden. Dies ermöglicht neben einer hocheffizienten Kontakterkennung die Darstellung von großen Deformationen und Verdrehungen. Die relevanten Wechselwirkungen zwischen den Teilchen eines hochelastischen, hochfeinen trocknen Granulats werden im Modell erfasst. Hier- zu gehören neben Normalkräften und Haft- und Gleitreibungskräften für sehr kleine Partikel vor allem auch adhäsive Kräfte. Die zwischen den Elementen eines Granulatteilchens wirken- den Kräfte werden mit einem Flächenkraftmodell berechnet. Auf diesem Weg werden, im Gegensatz zum konventionellen Finite Elemente-Ansatz, die Elementwechselwirkungen als eingeprägte Kräfte anstelle von Reaktionskräften berechnet. Dadurch wird die numerisch aufwändige Assemblierung eines Finite Elementesystems vermieden. Ein weiterer Vorteil dieses Ansatzes ist die Möglichkeit einer effizienten Zerteilung und Verfeinerung des FE-Verbundes.