DEM

Diskrete Elemente Methode —> Partikelsimulation

Eine numerische Berechnungsmethode, mit der die Bewegung einer großen Zahl von Teilchen berechnet werden kann

• Möglichkeit kosteneffizient die Funktion eines Förderbands/ Baumaschinen in Abhängigkeit von Kunstruktionsparamtern zu simulieren

• Verteilung der Partikel

• Vermsichung von Partikeln

• Zerkleinerung von Partikel

• rechenintensive Prozesse/ Simulationen können mehrere Tage andauern

• Reale Partikel können nicht 1 zu 1 simuliert werden, daher sind vereinfachungen notwendig

• Kalibrierung der Simulationsparameter notwendig, möglichst nah an tatsächlichen Partikeleigenschaften. Ähnliches Fließverhalten, mithilfe von Materialprobe zu erfassen

• Limitierung maximal 5 Mio Teilchen

Vereinfachungen der Prozesse durch

• Verringerung der Steifigkeit

• Veränderung der Partikelform

• Anpassung der Größe der Partikel

• Kugelförmige Partikel, da diese Annahme die Partikelanzahl reduziert und somit Rechenzeit bei der Simulation spart

• Kugelförmige Partikelform

• Pulver-/ Staubförmige Partikel werden ignoriert —> Partikelanzahl reduzieren

• Für das Integrationsverfahren werden Partikelsteifigkeiten reduzuiert

• Partikeldichte und Reibwerte müssen angepasst werden

• Partikel als starre Körper mit 6 Freiheitsgeraden

• Kontaktfläche ist punktförmig

• Soft-Kontakt-Ansatz (starre Partikel, weiche Kontaktzone)

• kugelförmige Partikel

• Wände reagieren mit Partikeln, aber nicht mit anderen Wänden

Kontaktdetektierung muss schnell und einfach erfolgen, sonst ist der Computer viel zu langsam

• Methode der Kontakterkennung. Aufteilen des Volumens in kleinen Zellen. Überprüfen des Kontakts der Partikel innerhalb einer Zelle und der direkt angrenzenden Zelle

Clumps:

• Gruppe von sphärischen Partikeln, die eine starre Einheit bilden, sind fest miteinander verbunden. Bewegen und rotieren als starre Einheit

Cell Mapping:

• Methode der Kontakterkennung. Aufteilen des Volumens in kleine Zellen. Überprüfen des Kontakts der Partikel innerhalb einer Zelle und an der direkt angrenzenden Zelle

Kritischer Zeitschritt

• Ist das größte Zeitschrittintervall, dass verwendet werden kann, ohne die Stabilität und Genauigkeit der Simulation beeinträchtigt werden

Kalibrierungsversuche werden benötigt, um realistische Ergebnisse bekommen und dafür sollten wir uns vorher schon mit dem Schüttgut auskennen

Beispiel: Zylinder-Hochziehversuch

1. Boden (Schüttgut) in den Zylinder

2. Zylinder herausziehen

3. Wie verformt sich der Boden

Reine DEM Simulation reicht nicht aus um Beispielsweise einen realisitischen Grabvorgang vollständig reakl abzubilden.

• Geschwindigkeiten der Maschinenteile beeinflusst die Partikelaufnahme, diese beeinflussen wiederum die sich ergebende Last und damit wiederum die Maschine

Beispiel:

• Schaufel in den Boden ist abhängig von Kraft, Bewegungsgeschwindigkeit der Maschine etc.