Untersuchungen zur - OPUS - Universität Würzburg

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THEORIE UND STAND DER FORSCHUNG
2 Theorie und Stand der Forschung
2.1 Schüttgüter - Definition und charakteristische Eigenschaften
Schüttgüter sind Vielteilchensyst eme, die aus ein er dispersen festen inneren Phase und eine r
gasförmigen äußeren P hase bestehen, wobei sich die E inzelpartikel der festen Phase im
Kontakt m iteinander befinden. Zur Charakteri sierung ihrer Eigensch aften betrachtet m an
nicht nur die Einzelpartikel, sondern das Gesa mtverhalten des Systems. Hierbei w erden die
Gesetze der Kontinuum smechanik angewandt. Die Form ulierung einer geeigneten
Kontinuumstheorie erweist sich jedoch als pr oblematisch, da Schüttgüter im Vergleich zu
anderen wohl definierten Kon tinua wie Newtonschen Flüssigke iten, Hookeschen Festkörpern
oder Gasen eine Sonderstellung einnehm en [ 1,2,7,8]. Sie können sich wie ein
(unvollkommener) Festkörper verhalten, wie ei
komprimiert werden.
ne Flüssigkeit fließen oder wie ein Gas
In einer Flüssigkeit sind die Moleküle in alle Richtungen fre i beweglich, sodass sich diese
unter E inwirkung von Schubspannungen irreversibel deformieren lässt und in der Lage ist,
sich dabei jeder angebotenen Form anzupassen. Eine Flüssigkeit überträgt im Ruhezustand
horizontale Druckspannungen �h und ebensogroße vertikale Druckspannungen �v.
Zugspannungen können jedoch nicht übertragen werden. Für ideale Flüssigkeiten gilt also:
�
h �p � �
�v
Dabei wird �p als Horizon tallastverhältnis od er auch Ruhedruckbeiwert bezeichnet. Ein
1
Gl. 2.1
elastischer Festkörper kann Zug-, Dr uck- oder Schubspannungen übertragen und unter deren
Einwirkung reversibel defor miert werden, wird jedoch nich t zum Fließen gebracht. Im
ruhenden Zustand werden durch die Eigenma sse des Körpers ausschließ lich v ertikale
Druckspannungen �v auf die Unterlage übertragen, da Horizontalspannungen �h aufgrund der
inneren Stabilität des Festkörpers abgefangen werden können. Für einen idealen Feststoff ist:
�
h �p � �
�v
0
Gl. 2.2
Im Unterschied zu Flüssigkeiten und Festkörpe rn, welche inkompressibel sind, ist die Dichte
eines Schüttguts abhängig vom Spa nnungszustand. Unter Einwirkung ausreichend großer
Schubspannungen kann es zum Fließen gebracht werden. S chüttgüter übertragen keine oder