Discrete Element Simulation for Polyhedral Granular Particle

Die Discrete Element Methode  ermöglicht die Simulation des komplexen Verhaltens von granularen Materialien ohne konstitutive Gesetze. Während in zwei Dimensionen Formeffekte gut etabliert sind, gibt es in drei Dimensionen keinen universell anwendbaren Simulationsalgorithmus für nicht-sphärische Partikel. Wir werden zunächst ein Kraftmodell für konvexe polyedrische Partikel vorstellen, das die "Überlappung" von nicht verformten Polyedern als "Maß" für die elastische Kraft verwendet, und den Algorithmus zur Berechnung der Überlappung erläutern. Mit diesem elastischen Kraftmodell zeigen wir dann, dass die kontinuumsmechanische Schallgeschwindigkeit für eine raumfüllende Packung von kubischen Blöcken berechnet werden kann. Außerdem zeigen wir Simulationsergebnisse für Haufen, für die wir realistische hohe Schüttwinkel erhalten, was die Zuverlässigkeit unserer Simulationsmethode untermauert und darüber hinaus zeigt, dass mit unserer Methode eine größere Phänomenologie zugänglich ist als bei runden Teilchen.