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Partikelmethoden

Partikelmethoden

Die Diskrete Elemente Methode gehört zu den Partikelmethoden und basiert auf den Newtonschen Bewegungsgesetzen. Sie dient der Beschreibung heterogener Materialien sowie granularer Medien. Aus der Summe aller auf ein Partikel wirkenden Kräfte kann mit über das zweite Newtonsche Gesetz die resultierende Beschleunigung ermittelt werden. Mit Hilfe von Integrationsschemen, wie der Methode der zentralen Differenzen, wird die Partikelbewegung im Zeitbereich beschrieben.

Kräfte, die auf ein Partikel wirken, resultieren aus Gravitationseinwirkungen, Kontakten mit anderen Partikeln sowie Randbedingungen. Für die Interaktion eines Partikels mit Rändern oder anderen Partikeln können verschiedene Kontaktmodelle ausgewertet werden, um den unterschiedlichen makroskopischen Eigenschaften des Materials gerecht zu werden. Neben klassischen Feder-Dämpfer-Kontaktmodellen können z.B. Reibungs- oder Adhäsionseinflüsse berücksichtigt werden.

Beispiel: Festkörper / Siloentleerung

Das Auffinden von möglichen Kontakten über Suchalgorithmen verringert den Rechenaufwand bei Simulationen mit vielen Partikeln erheblich. Des Weiteren kann die Rechenzeit aufgrund der sehr guten Parallelisierbarkeit der Kontaktauswertung weiter optimiert werden.

Aktuelle Forschungsprojekte

  • Felix Ockelmann: Partikelmethoden

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