Diskrete mikroskopische Modellierung von kohäsiven runden und polygonalen Granulaten

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Gegenstand des Teilprojekts V war und ist die Modellierung von kohäsiven Reibungsmaterialien mit Diskontinuumsmethoden. Die einzelnen Komponenten des Systems werden dabei separat behandelt, was neben der Kenntnis der mikroskopischen Wechselwirkungsgesetze leistungsfähige Algorithmen und Computer erfordert, um die enorm großen Teilchenzahlen behandeln zu können. Die Resultate der Diskontinuumsmethode sollen mit verschiedenen Kontinuumstheorien verglichen werden, wozu sowohl deren Kenntnis als auch ein Verfahren zur Homogenisierung und Mittelwertbildung nötig sind - die Basis dazu wurde in der ersten Antragsperiode gelegt. Im Rahmen der ersten Antragsperiode wurden in den Bereichen der Homogenisierung und Mittelwertbildung Fortschritte erzielt, welche nun an einschlägigen Beispielen validiert und weiterentwickelt werden sollen. Dabei wird (mit TP I) ein Hauptaugenmerk auf der theoretischen Fundierung der Homogenisierung für dynamische Tensoren, Momentenspannungen und Krümmungen liegen. Diese Größen ermöglichen die Bestimmung der internen Cosserat Länge und bilden so die Grundlage für Vergleiche mit einem mikropolaren Kontinuumsmodell. Ähnliche Parameteridentifikation soll auch (mit TP IV) am Beispiel des Microplane-Modells durchgeführt werden. Die erarbeiteten Homogenisierungsverfahren sollen auf Simulationen mit eckigen, kohäsiven Teilchen erweitert werden (mit TP IV). Dabei ist der Kornform und der Korngrößenverteilung Rechnung zu tragen. Die ermittelten Kontinuumsgrößen sollen zur Identifizierung und quantitativen Messung der Scherzone und deren makroskopischer Eigenschaften verwendet werden. Weiterhin sollen z. B. Gradientenkontinua mit den diskreten Verfahren verglichen werden. Im Bereich der Simulationen soll ein Vergleich mit den Daten der Datenbank an einfachen Modellversuchen erfolgen (experimenteller Biaxialversuch, mit TP II). Ein Schwerpunkt dabei ist die numerische Nachbildung der Randbedingungen des Biaxialversuches mit Latexstrumpf und zugehörige Parameterstudien. Die Simulationen sollen generell für weitere Vergleiche mit Elementarversuchen vorbereitet und verwendet werden.