A platform for research: civil engineering, architecture and urbanism
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Anwendung der Diskrete-Elemente-Methode zur Vorhersage von Kräften bei der Bodenbearbeitung
Im Beitrag wird ein Simulationsmodell zur Vorhersage von Kräften bei der Bodenbearbeitung auf Basis der Diskrete-Elemente- Methode (DEM) vorgestellt. Dazu werden Interaktionsgesetze für drei verschiedene Bodenarten mit kohäsionslosem, kohäsivem und zementiertem Materialverhalten beschrieben. Die Scherfestigkeit des Bodens wird dabei mithilfe von simulierten Triaxialversuchen kalibriert. Andere Parameter des Modells werden durch Annahmen oder dimensionslose Kennzahlen festgelegt. Laborversuche an einem geraden Planierschild, das bei konstanter Geschwindigkeit durch das Bodenmaterial gezogen wird, zeigen eine gute Übereinstimmung mit der Simulation. Obwohl für diesen Fall auch Handformeln auf Basis des passiven Erddrucks geeignet sind, erlaubt es die Partikelsimulation darüber hinaus, auch komplexe Geometrien und Trajektorien auf die gleiche Weise zu simulieren. Dies wurde durch eine Messung an einem Mobilbagger, der in gebrochenem Kies arbeitet, bestätigt. Der dargestellte Zeitabschnitt erfasst das Eindringen des Löffels sowie das Lösen und Herausheben des Materials. Die Kräfte werden jeweils auf den Maximalwert der Messung normiert. Die Vertikalkraft am Ende der Simulation entspricht dem Füllungsgrad des Tieflöffels. Somit zeigt sich auch in diesem großen Maßstab eine sehr gute Übereinstimmung zwischen Versuch und Simulation.
In this paper, a numerical model for the prediction of soil-tool interaction forces, based on the Discrete Element Method (DEM) is presented. Three different types of particle-interaction laws for cohesionless, cohesive, and cemented soil are described. The shear strength of the soil is being calibrated by the use of simulated triaxial compression tests. Other parameters of the model are either chosen by experience or by the use of dimensionless numbers. Laboratory tests on a straight cutting blade, which is moved through the sample soil at constant speed, show good agreement with the results of the simulation. For this case, empirical formulas based on the passive earth pressure could be applied. Beyond that, the particle simulation can also be applied in the same manner to more complex tool geometries and trajectories. This is verified by measurements on a wheeled excavator that is working in crushed gravel.
Anwendung der Diskrete-Elemente-Methode zur Vorhersage von Kräften bei der Bodenbearbeitung
Im Beitrag wird ein Simulationsmodell zur Vorhersage von Kräften bei der Bodenbearbeitung auf Basis der Diskrete-Elemente- Methode (DEM) vorgestellt. Dazu werden Interaktionsgesetze für drei verschiedene Bodenarten mit kohäsionslosem, kohäsivem und zementiertem Materialverhalten beschrieben. Die Scherfestigkeit des Bodens wird dabei mithilfe von simulierten Triaxialversuchen kalibriert. Andere Parameter des Modells werden durch Annahmen oder dimensionslose Kennzahlen festgelegt. Laborversuche an einem geraden Planierschild, das bei konstanter Geschwindigkeit durch das Bodenmaterial gezogen wird, zeigen eine gute Übereinstimmung mit der Simulation. Obwohl für diesen Fall auch Handformeln auf Basis des passiven Erddrucks geeignet sind, erlaubt es die Partikelsimulation darüber hinaus, auch komplexe Geometrien und Trajektorien auf die gleiche Weise zu simulieren. Dies wurde durch eine Messung an einem Mobilbagger, der in gebrochenem Kies arbeitet, bestätigt. Der dargestellte Zeitabschnitt erfasst das Eindringen des Löffels sowie das Lösen und Herausheben des Materials. Die Kräfte werden jeweils auf den Maximalwert der Messung normiert. Die Vertikalkraft am Ende der Simulation entspricht dem Füllungsgrad des Tieflöffels. Somit zeigt sich auch in diesem großen Maßstab eine sehr gute Übereinstimmung zwischen Versuch und Simulation.
In this paper, a numerical model for the prediction of soil-tool interaction forces, based on the Discrete Element Method (DEM) is presented. Three different types of particle-interaction laws for cohesionless, cohesive, and cemented soil are described. The shear strength of the soil is being calibrated by the use of simulated triaxial compression tests. Other parameters of the model are either chosen by experience or by the use of dimensionless numbers. Laboratory tests on a straight cutting blade, which is moved through the sample soil at constant speed, show good agreement with the results of the simulation. For this case, empirical formulas based on the passive earth pressure could be applied. Beyond that, the particle simulation can also be applied in the same manner to more complex tool geometries and trajectories. This is verified by measurements on a wheeled excavator that is working in crushed gravel.
Anwendung der Diskrete-Elemente-Methode zur Vorhersage von Kräften bei der Bodenbearbeitung
Application of the Discrete Element Method for the prediction of draft forces in soil
Obermayr, Martin (author) / Vrettos, Christos (author)
Geotechnik ; 36 ; 231-242
2013
12 Seiten, 16 Bilder, 3 Tabellen, 24 Quellen
Article (Journal)
German
Simulationsmodell , DEM (Diskrete-Elemente-Methode) , Vorhersage , Kraft , Bodenbearbeitung , Bodeneigenschaft , Auslegung (Dimension) , Baumaschine , Baggerschaufel , Modellmethode , numerisches Verfahren , triaxialer Versuch , Simulation , Spannungs-Dehnungs-Verhalten , Laborversuch , Feldversuch , Feldmessung , Scherfestigkeit , Versuchsergebnis , numerische Simulation , Erdbaumaschine , Geotechnik , Bodenmechanik
Anwendung der Diskrete-Elemente-Methode zur Vorhersage von Krften bei der Bodenbearbeitung
| British Library Online Contents | 2013
Mehrfeldmodellierung von Beton mit der Diskrete Elemente Methode
| Springer Verlag | 2018