Das Thema der Optimierung der Rütteldruckverdichtung ist seit vielen Jahrzehnten Gegenstand der Forschung. In dieser Arbeit werden die bisher untersuchten Mechanismen und Erkenntnisse zusammengefasst. Es ergeben sich jedoch einige Fragestellungen, aus denen sich die Forschungsfragen der vorliegenden Arbeit ableiten lassen. Die meisten Erkenntnisse sind theoretischer Natur und vieles wurde in der Praxis noch nicht nachgewiesen. Aus diesem Grund wurde ein Modellversuchsstand aufgebaut, der die Rütteldruckverdichtung mit einem Modellrüttler realitätsnah abbilden kann. Die darin eingebaute Sensorik wird im Rahmen einer Parameterstudie eingesetzt, bei der Standardversuche zur Rütteldruckverdichtung mit Parametervariationen durchgeführt werden. Durch die Parameterstudie konnten einige Vermutungen, die bisher nur theoretischer Natur waren oder aus der praktischen Anwendung stammen, erstmals nachgewiesen werden. Dazu gehören ein großer Einfluss der Schwingwegamplitude auf die Verdichtung sowie ein starker Einfluss der eingestellten Verdichtungsfrequenz. Diese Parameter sollten optimiert und nicht maximiert werden, da dies die Verdichtung wieder verschlechtern kann. Darüber hinaus hat sich der Vorlaufwinkel als geeigneter Regelparameter erwiesen, da er ein reproduzierbares Verhalten in gleichen Tiefenlagen zeigt. Weiter zeigt er das Ende eines Verdichtungsschritts in der jeweiligen Tiefenlage an, wenn er einen nahezu konstanten Wert erreicht. Zudem konnte durch den Vergleich verschiedener Verdichtungsverfahren die schrittweise Verdichtung gegenüber dem Pilgerschrittverfahren und dem konstanten Ziehen als beste Methode identifiziert werden. Auf Basis der Auswertungen wurde ein neuer Regelparameter eingeführt. Mit Hilfe des Sensorphasenwinkels kann das Bewegungsverhalten des Rüttlers erfasst und ein unrundes Bewegungsverhalten erkannt werden. Des Weiteren konnte ein Einfluss der Spülmethode, des Spüldurchsatzes und der Kornzertrümmerung festgestellt werden. Eine optimierte Verdichtungskontrolle und ein optisches Verfahren zur qualitativen Bewertung der Verdichtung wurden erstmals eingesetzt. Kern der vorliegenden Arbeit ist die Optimierung der Rütteldruckverdichtung. Hierzu konnten geeignete Regelparameter identifiziert und in Form eines multikriteriellen Regelalgorithmus umgesetzt werden. Dieser wurde für das Eindringen und Heben vorgeschlagen und erstmals für die Verdichtung angewendet. Der Modellrüttler passte seine Frequenz anhand der aufgezeichneten Sensordaten an die umgebenden Bodeneigenschaften an. Die dabei verwendeten Regelparameter wurden variiert und mit Großversuchen verglichen, um Wege und Potentiale aufzuzeigen, die im Großgerät Anwendung finden sollten. Die vorliegende Arbeit legt den Grundstein, um die gewonnenen Erkenntnisse in weiteren Modellversuchen anzuwenden und die neu entstandenen Forschungsfragen zu beantworten. Dadurch kann die Rütteldruckverdichtung optimiert werden, um in Zukunft ressourcenschonender und intelligenter eingesetzt zu werden.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:91166 |
| Date | 24 June 2024 |
| Creators | Hell, Marylin |
| Contributors | Herle, Ivo, Wehr, Wolfgang, Cudmani, Roberto, 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-qucosa2-715774, qucosa:71577 |
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