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Modellierung kohäsiver Reibungsmaterialien / FOR 326

Continuous and Discontinuous Modelling of Cohesive-Frictional Material

18.09.2003

Programmbeschreibung / Programme Summary

Die Gruppe der kohäsiven Reibungsmaterialien wird von den natürlichen Locker- und Festgesteinen, Zementbeton und den keramischen Werkstoffen gebildet. Die Scherfestigkeit dieser Materialien besteht sowohl aus einer kohäsiven als auch einer Reibungskomponente. Im Extremfall eines Lockergesteins reduziert sich die Kohäsion gegen Null. Bei einem Beton überwiegt hingegen der Kohäsionsanteil. Alle diese Materialien weisen eine körnige Struktur auf, die bei einer mechanischen Betrachtung in der Regel durch ein Kontinuum idealisiert wird. Die Eigenschaften eines materiellen Punktes bei dieser Betrachtung ermitteln sich aus den Eigenschaften eines repräsentativen Volumenelements. Um das physikalische Verständnis der Kontinuumsansätze innerhalb eines solchen repräsentativen Volumenelements zu vertiefen, werden auch mikromechanische Modellierungen durch diskrete Methoden durchgeführt. Zielsetzung der Forschergruppe ist die Entwicklung einer mehrstufigen Vorgehensweise bei der Modellierung körniger Materialien. Zum Verständnis der maßgeblichen physikalischen Prozesse ergibt sich dabei die folgende Hierarchie: eine Betrachtung auf der Ebene der diskreten Partikel, eine Kontinuumsbetrachtung, der Mikro-Makro-Übergang zwischen den beiden Sichtweisen und letztendlich eine Validierung der Modelle an ausgewählten Experimenten. Der besondere Reiz in der Doppelbetrachtung - Modellierung als Kontinuum einerseits und als Diskontinuum andererseits - liegt darin, die Zusammenhänge und die Übergänge zwischen den Modellvarianten aufzuzeigen.

The group of cohesive-frictional materials consists of natural materials such as soils and rocks and man-made materials like industrial granular matter and concrete. These materials show a heterogeneous particle structure, which is of importance for understanding mechanical properties. The research unit focuses on the development of a multilevel approach for the modelling of cohesive frictional materials. Within this framework the main research areas can be found in the enhancement of both the discontinuous (particle level) and continuum-based modelling with an emphasis on the transition between these two approaches. Homogenisation approaches are used to relate particle-level discontinuum models to macroscopic continuum models.

Sprecher / Spokesperson:

Professor Dr.-Ing. Pieter A. Vermeer
Institut für Geotechnik der Universität Stuttgart
Pfaffenwaldring 35 · 70569 Stuttgart
Tel.: (0711) 685-2436 · Fax.: (0711) 685-2439
E-Mail: vermeer@igs.uni-stuttgart.de