Anwendung der Diskrete-Elemente-Methode zur Vorhersage von Kräften bei der Bodenbearbeitung

In dieser Arbeit wird ein Simulationsmodell zur Vorhersage von Kräften bei der Bodenbearbeitung auf Basis der Diskrete-Elemente-Methode (DEM) vorgestellt. Es 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 Schild, der 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 wird durch eine Messung an einem Mobilbagger, der in gebrochenem Kies arbeitet, bestätigt.