Modellierung und DEM-Simulation des Bruchverhaltens eines Partikelverbundstoffes

Durch eine selektive Zerkleinerung des Partikelverbundstoffes Beton lassen sich Wertstoff-partikel teilweise oder auch vollständig freilegen. Die Baustoff-Recyclingindustrie ist an der Entwicklung solcher Prozesse sehr interessiert, ermöglichen sie doch die Wiederverwendung wertvoller mineralischer Zuschlagstoffe. Zahlreiche Versuche zur Betonzerkleinerung an der großkalibrigen Luftdruckkanone lieferten in der vergangenen Bearbeitungsperiode eine Fülle experimenteller Daten, mit deren Hilfe es gelang, DEM-Simulationsmodelle zum Baustoff Beton so genau zu kalibrieren, daß sie bezüglich Aufschlußgrad und Verteilungsfunktion mit der Realität übereinstimmten. In der Fortsetzung des Projektes soll nun unter Nutzung der kalibrierten Beton-Modelle die Aufschlußzerkleinerung sowohl verfahrenstechnisch als auch maschinentechnisch mit Hilfe nachgestellter bewegter Maschinenteile durch die Diskrete-Elemente-Methode simuliert werden. Bei dieser Simulationsmethode wird der Partikelverbundstoff als ein komplex verschaltetes, mechanisches System von Partikelwechselwirkungen betrachtet. Bevorzugt werden die parallele Verschaltung von elastischen Deformations- und viskosen Dämpfungselementen mit Kontaktversagen. Sehr gut lassen sich die Hauptwirkungspfade der Kontaktkräfte und die Versagenswahrscheinlichkeiten bei Prall-, Schlag- und Druckbeanspruchung simulieren. Für die experimentelle Überprüfung der DEM-Modelle wird Wert gelegt auf eine Übertragung der Simulationsergebnisse auf die Darstellung der verfahrenstechnischen Zielgrößen Partikelgrößenverteilung, Aufschlußgrad und Energieeintrag. Die Ergebnisse sollen die Grundlage bilden für eine Prozeßführung auf wissenschaftlicher Basis. Davon ausgehend sollen Vorschläge für eine bezüglich der Selektivität des Prozesses verbesserte funktionale Gestaltung von Zerkleinerungsmaschinen unterbreitet werden.