Anisotropie kohäsiver Schüttgüter

Die Verdichtung von Schüttgütern spielt bei der Schüttgutverarbeitung eine entscheidende Rolle. Je nach Anwendung kann die Verdichtung dabei gewünscht oder auch ungewünscht sein. Die vereinfachte Annahme, Schüttgüter verhalten sich isotrop und damit richtungsunabhängig, ist bis heute Grundlage zur Vorhersage der entsprechenden Festigkeiten. Je nach Verdichtungsrichtung können allerdings sehr unterschiedliche Festigkeiten resultieren. Das anisotrope Verfestigungsverhalten eines Schüttguts darf insbesondere dann nicht vernachlässigt werden, wenn die minimale Festigkeit dieses Schüttguts bestimmt werden soll. Um dieses anisotrope Verfestigungsverhalten von kohäsiven Schüttgütern genauer zu untersuchen, wurde im Rahmen der vorliegenden Arbeit ein neuartiges Pulvertestgerät, der Anisotropie-Tester, entwickelt. Der Anisotropie-Tester ermöglicht die Festigkeit geometrisch definierter Schüttgutproben in und quer zur Verdichtungsrichtung zu bestimmen. Mit Hilfe dieser Festigkeiten kann die Intensität des anisotropen Verfestigungsverhaltens der untersuchten Schüttgüter reproduzierbar quantifiziert werden. Mit der Einführung des Anisotropie-Faktors wird die Verringerung der Festigkeit durch Änderung der Verfestigungsrichtung, bezogen auf die Festigkeitsmessung, beschrieben. Die Untersuchung verschiedener Schüttgüter zeigt dabei, dass das anisotrope Verhalten sowohl von der Verfestigungsspannung als auch von dem verwendeten Schüttgut abhängig ist. Diese Ergebnisse werden mit Daten aus der Literatur und Werten anderer Verfestigungsprozeduren verglichen und diskutiert. Die dabei gewonnenen neuen Erkenntnisse zum anisotropen Verfestigungsverhalten werden am Beispiel der Siloauslegung praxisnah angewendet. Eine neue Methode zur Vorhersage des kritischen Auslaufdurchmessers mit Berücksichtigung des anisotropen Verhaltens wird vorgestellt und mit den bisherigen Methoden verglichen.