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Ein Schüttgut ist ein Haufwerk von festen Partikeln. Partikelgröße, Partikelform, Oberflächenstruktur, mechanische Eigenschaften wie elastisches, viskoelastisches, plastisches oder sprödes Verhalten sowie seiner chemischen Zusammensetzung, der Gravitationskraft und interpartikuläre wie elektrostatische Van-der-Waals Kräfte und Feuchtigkeit beeinflussen das physikalische Verhalten des Schüttgutes. Ein Schüttgut überträgt kleine Zugspannungen, überträgt ruhend Druck- und Schubspannungen und fließt unter der Einwirkung von Schubspannungen, wenn sie ausreichend groß sind.

 

Kohäsionslose Schüttgüter (3) (τC=0, ϕ>0), wir nennen sie auch freifließende Schüttgüter, lassen sich durch die Geradengleichung τ=σ*tan(ϕ) beschreiben (Bsp.: trockener Sand). Der Fließort eines solchen Materials geht durch den Ursprungort des σ–τ–Diagramms und der innere Reibungswinkel(ϕ) entspricht dem Böschungswinkel des Schüttgutes was leicht durch vergleichen mit dem Böschungswinkel bewiesen werden kann.

 

Kohäsive Schüttgüter (2) (τC>0, ϕ>0) weisen durch interpartikuläre Partikelkontakte bei einer Normalspannung σ=0 einen Widerstand gegenüber Schubspannungen(τ) auf. Solche Schüttgütger lassen sich durch die Gleichung τ=σ*tan(ϕ)+τC beschreiben.


Ideal plastische Schüttgüter (1) (τC>0, ϕ=0) sind inkompressibel. Ihre Partikel können aufgrund der Sättigung ihre Position nicht verändern und weisen meist eine hohe Kohäsion auf. Die Kontaktflächen bleiben trotz Änderungen der Normalspannung(σ) konstant, sodass die maximal auftretende Schubspannung(τ) nur von der Kohäsion abhängig ist. τ=τC. (Bsp.: gesättigte Tonerde).Schüttgüter Grundtypen

Der Fließort beschreibt die Fließgrenze, also den Spannungszustand an der das Schüttgut gerade im Begriff ist, sich auf der Gleitfläche unter Einwirkung der Schubspannung (τ) zu bewegen (fließen). Ein Schüttgut ändert, abhängig von der Belastung und Bewegung, seine Packungsdichte und hat somit eine vom Spannungszustand abhängige Fließgrenze. Wichtig ist, dass die Lage des Fließortes vom Konsolidationszustand also von der Packungsdichte der Probe abhängig ist. Für jede Ausgangsdichte existiert ein entsprechender Fließort. Er liegt umso höher je dichter die Probe gepackt ist.

 

Der statische Fließort repräsentiert den Übergang zwischen elastischer und plastischer Verformung und ist die Schubspannung die aufgebracht werden muss um das Schüttgut zum fließen zu bringen.

 

Der dynamische Fließort repräsentiert daher den Widerstand während des Fließens und stellt sich durch weiter scheren der kritisch verfestigten Probe ein. Durch abnahme der Pakungsdichte bis zur Volumenkonstanz und der daraus resultierenden geringeren Partikelkontakte und somit abnehmender Haftkräfte zwischen den Partikeln, stellt sich stationäres Fließen mit niedrigerer Schubspannung bei gleiche Normalspannung ein.

Statischer, Dynamischer -Fließort

 

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