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Aktuelle Entwicklung bei den Ingenieuren des Maschinenbaus
13. August 2012;

Die Maschinenbau-Ingenieure des Sonderforschungsbereiches (SFB) 716 untersuchen granularen Materialien und deren Verhalten bei dynamischen Stößen. Wann geht das Material zu Bruch? Wie interagieren die Stoßwellen mit dem Bruchvorgang? Diese und ähnliche Fragen versuchen sie durch Computersimulationen zu beantworten. Im Zentrum ihrer Arbeit standen bisher Schottersteine, wie sie an Eisenbahnstrecken zu finden sind. In komplexen Berechnungen simulierten Sie verschiedene Beanspruchungen, unter denen die Schottersteine zerbrechen, was langfristig zum Absenken kompletter Bahnstrecken führen kann.

Mit der so genannten Diskrete-Elemente-Methode wollen die Wissenschaftler die Bewegungen möglichst vieler Teilchen analysieren. Dazu betrachten sie einzelne Kugelpackungen, aus denen die Steine zusammensetzt sind. Durch neue Algorithmen bauen die Ingenieure aus Kugeln oder Polyedern realistisch geformte Steine auf, um die Bruchvorgänge in Schotterbetten zu simulieren.

Nun haben die Ingenieure ihre Untersuchungen der Bahnstrecken abgeschlossen und lenken ihren Blick auf ein neues Anwendungsfeld: Mauerwerke, die durch einen Bohrmeißel bearbeitet werden. Hierbei geht es ebenfalls um Versagensprozesse, wie das Entstehen von Rissen oder das Herausbrechen einzelner Fragmente. Im Gegensatz zu den bisher betrachteten Schottersteinen spielen jedoch hochdynamische Vorgänge im Kilohertzbereich eine Rolle, was zu interessanten physikalischen Phänomenen führt und aufwändige numerische Berechnungen erfordert.

Die Simulations-Experten wollen durch ihre Arbeit neue Erkenntnisse ermöglichen, so dass langfristig Bohrmeißel hinsichtlich Effizienz und Arbeitsschutz verbessert werden können. Ein Beispiel ist das vasospastische Syndrom, eine Berufskrankheit, die häufig nach mehrjähriger Arbeit mit vibrierenden Arbeitsgeräten entsteht und zum Absterben von Gefäßen und Nervenzellen an Hand und Arm führt. In den geplanten Simulationen könnten Mediziner untersuchen, wann und wie es bei Handwerkern zu solchen Erkrankungen kommt.

 

Zum Teilprojekt B.4