Die gemittelten Spannungs- und Dehnungsantworten von granularen Packungen werden numerisch untersucht. Wir verwenden die Diskrete-Elemente-Methode (DEM), um granulare Packungen zu erzeugen, die aus weichen, konvexen, polygonalen Partikeln bestehen, d.h. die Simulationsgeometrie ist zweidimensional. Die Packungen werden in einem rechteckigen Behälter vorbereitet. Um das Spannungsverhalten einer Packung zu bestimmen, wird eine äußere Belastung auf ein einzelnes Korn aus der obersten Schicht des Gefüges ausgeübt, und zwar mit einer Kraft, die klein genug ist, um keine strukturellen Umlagerungen zu verursachen. Bei der Messung der durchschnittlichen vertikalen Spannungsantwort in verschiedenen Höhen der Probe stellen wir fest, dass die Form der Spannungsantwortfunktion von der Regelmäßigkeit der körnigen Anordnung abhängt. Für Packungen mit starker räumlicher Ordnung zeigt die durchschnittliche Spannungsantwort ein Verhalten, das dem von hyperbolischen Kontinuumsgleichungen entspricht. Mit zunehmender Kontaktstörung gibt es keine wellenförmige Spannungsausbreitung mehr, und es zeigt sich ein Verhalten, das eher durch elliptische Gleichungen vorhergesagt werden würde. Darüber hinaus zeigen wir, dass nicht nur geometrische Unordnung, sondern auch große Werte von Haftreibungskoeffizienten, die mit Kraftunordnung verbunden sein können, zu elliptischen Gleichungen führen. Schließlich bestimmen wir das Dehnungsverhalten für eine rechteckige Probe, die aus monodispersen Teilchen besteht.
Authors
Pradip Roul
Klaus Kassner
Alexander Schinner
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