Münster 1997 – wissenschaftliches Programm

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DY: Dynamik und Statistische Physik

DY 25: Granulare Medien

DY 25.7: Vortrag

Freitag, 21. März 1997, 12:00–12:15, R1

Kraftverteilung in statischen granularen Medien ohne Reibung — •S. Luding, H.-G. Matuttis und H.J. Herrmann — Institut für Computeranwendungen 1, Pfaffenwaldring 27, 70569 Stuttgart

Zur Erforschung der Kräfte in statischen granularen Materialien wurden kürzlich ein einfaches skalares Modell [1] sowie eine numerische Simulation [2] verwendet, die beide zu einer exponentiell abfallenden Wahrscheinlichkeit großer Kräfte führen. Mit einer Kontinuumstheorie [3] kann man die Gleichgewichtsbeziehungen unter Verwendung bestimmter konstitutiver Gleichungen (fixierte Orientierung der Hauptachsen des Spannungstensors) lösen und damit die Bogenbildung erklären.

Bereits das einfachste Modell eines zweidimensionalen Sandhaufens [4] (also Zylinder mit linearer elastischer Wechselwirkung, aber ohne Reibung) führt sowohl zur Kraftverteilung [1,2] als auch zu den theoretisch vorhergesagten Spannungen [3]. Um die Kraftverteilung zu erhalten muß ein Mindestmaß an Unordnung im System vorhanden sein [4]. Im Falle besonderer Randbedingungen findet man auch Bogenbildung, wobei die oben genannte konstitutive Gleichung wenigstens bis auf einen zentralen Übergangsbereich bestätigt wird [4].

[1] C.-h. Liu et al., Science 269 513 (1995).

[2] F. Radjai et al., Phys. Rev. Lett. 77 274 (1996).

[3] J. P. Wittmer et al., J. Phys. I (1996).

[4] S. Luding, eingereicht 1996; S. Luding, H.-G. Matuttis, in Friction, Arching and Contact Dynamics, D. Wolf ed., World Scientific, 1997.