Simulation der Bruchdynamik von Compositen durch Druck und Stoß

Die vorliegende Arbeit beschreibt detaillierte Untersuchungen des Bruchverhaltens kugelförmiger Partikelpackungen, in diesem Fall Beton, bei Druck- und Schlagbeanspruchung unter zentralem Stoß, schiefem Stoß und Druckbeanspruchung mit einer bzw. zwei Platten sowohl experimentell als auch theoretisch mit FEM und DEM. Ein besonderes Augenmerk liegt dabei auf dem besseren Verständnis der Mikro-Prozesse beim Bruch, d.h. Brucheinleitung und -ausbreitung und Bruchmechanismen in Kugeln oder Scheiben. Verschiedene Geometrien wurden unter Bedingungen des zentralen Stoßes untersucht, um eine bessere Fragmentierung zu erreichen. Die Arbeit versucht außerdem, den Bruchmechanismus während der Kollision zu beschreiben.

Bruchwahrscheinlichkeiten, Beanspruchungsenergien, Bruchmuster, Partikelgrößenverteilungen, die Erzeugung neuer Oberflächen, Aufschlussgrade und Gutbettzerkleinerungen werden diskutiert. Der Einfluss der Primärpartikelform auf den Bruch wird ebenfalls erörtert. Betonkugeln mit einem Durchmesser 150 mm und einer Druckfestigkeit von 35 N/mm² (B35) wurden für Modellierung und Experiment ausgewählt.

Die Ergebnisse, die hier präsentiert werden, können auf alle kugeligen Modelle angewendet werden, sowohl zur Untersuchung der Bruchmechanismen als auch zur Freisetzung der Wertstoffe aus der Materialmatrix für ein nachfolgendes Recycling.