Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Prozessführung der Fallgewichtsverdichtung. Konkret wird der Einfluss der eingetragenen kinetischen Energie und des Impulses auf die Kinematik des Fallgewichts und die Reaktion des Bodens untersucht. Die aktuell etablierte Dimensionierung der Fallgewichtsverdichtung erfolgt einzig auf Basis der potentiellen Energie des Fallgewichts. Mindestens eine weitere unabhängige Steuergröße fehlt, um den Prozess zu optimieren. Die Arbeit analysiert hierzu den Einfluss des Impulses mit 1-g-Modellversuchen. Die Beschleunigung des Fallgewichts zeigt zwei charakteristische Bereiche: (1) eine starke Überhöhung, kurz nach dem Einschlag und (2) ein Plateau, welches länger anhält und dann abrupt endet. Die Überhöhung der Beschleunigung ist direkt proportional zur quadratischen Einschlaggeschwindigkeit und ergibt sich aus der Impulsfortpflanzung im Boden. Dies mobilisiert eine zusätzliche Masse im Boden, die gemeinsam mit dem Fallgewicht mit gleicher Geschwindigkeit in den Boden eindringt. Diese Phase wird dominiert durch den Unelastischen Stoß zwischen Fallgewicht und Boden. In der zweiten Phase erfolgt ein reibungsbehafteter Lastabtrag, der mit der Änderung der Kratertiefe korreliert.
Mit dem Wissen um diese Mechanismen wird ein Optimierungsparameter vorgeschlagen, Mit dem gezeigt wird, dass durch Reduktion der Einschlaggeschwindigkeit bei gleichbleibendem Impuls die Fallgewichtsverdichtung effizienter ausgeführt werden kann. Ferner wird demonstriert, dass die Kratertiefenentwicklung mit fortschreitender Ausführung progressiv oder degressiv verlaufen kann. Zusammenfassend zeigt die Arbeit, dass der Einsatz schwerer Fallmassen, die aus geringer Höhe fallen effizienter ist, als der Einsatz leichter Fallmassen, welche aus großer Höhe fallen. Der Grund dafür liegt in der nachteiligen Mobilisierung der zusätzlichen Bodenmasse, welche proportional zur quadratischen Einschlaggeschwindigkeit zunimmt und das Eindringen des Fallgewichts durch seine zusätzliche axiale Trägheit hemmt.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:91993 |
| Date | 25 June 2024 |
| Creators | Knut, Alexander |
| Contributors | Beitelschmidt, Michael, Thiele, Ralf, Technische Universität Dresden, Technische Universität Dresden |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | German |
| Detected Language | German |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, doc-type:doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-738037, qucosa:73803 |
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