Zielsetzung

Für das Verhalten von einigen natürlichen und technischen Partikel-Fluid-Systemen (PFS) spielt die Temperatur eine entscheidende Rolle. So kann es zur Bildung von Feststoffbindungen (Eis) kommen, wenn die Temperatur unter den Gefrierpunkt bei feuchten oder fluidgesättigten PFS sinkt. Resultierende mechanische Eigenschaften wie Steifigkeit, Fließ- oder Bruchspannungen sind von großer Bedeutung für zahlreiche Anwendungen. Die Hauptziele des Projektes sind:

• Entwicklung und Validierung eines mikromechanischen Modells der Feststoffbindung
• Beschreibung der mechanischen Eigenschaften von gefrorenen Materialien mit der Diskrete Elemente Methode (DEM)

Betreuer

Prof. Dr.-Ing. habil. Dr. h.c. Stefan Heinrich, Prof. Dr.-Ing. Maksym Dosta, Prof. Dr.-Ing. Jürgen Grabe

Methoden und Arbeitsprogramm

Zur Untersuchung der Fragestellung werden verschiedene experimentelle und numerische Methoden kombiniert angewandt.

Experimentelle Untersuchungen:

• Messung der Materialparameter im trockenen Zustand
• Analyse der Porenverteilung und Bestimmung des Sättigungsgrads
• Untersuchung der mechanischen Eigenschaften von gefrorenen Materialien (Steifigkeit und Festigkeit)

Numerische Untersuchungen:

• Simulation des Bruchverhaltens unter Verwendung des Bonded-Particle Models (BPM)
• Automatische Parameteranpassung für die Bestimmung der unbekannten Eigenschaften

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