Dokument: Ungeordnete Binäre Granulare Packungen in Drei Dimensionen
| Titel: | Ungeordnete Binäre Granulare Packungen in Drei Dimensionen | |||||||
| Weiterer Titel: | Disordered Binary Granular Packings in Three Dimensions | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=31220 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20141023-142452-1 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Englisch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Dr. Frank-Richter, Stefan [Autor] | |||||||
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| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 530 Physik | |||||||
| Beschreibungen: | In dieser Arbeit werden die mechanischen und strukturellen Eigenschaften
von dichten binären ungeordneten Granulatpackungen in drei Dimensionen untersucht. Auswertealgorithmen werden entwickelt und angewendet. Mit Hilfe der Röntgentomographie werden granulare Packungen rekonstruiert und die Positionen der Teilchen in dem System bestimmt. Sowohl für stark als auch für schwach asymmetrische binäre granulare Packungen werden die strukturellen Eigenschaften mittels der Paarverteilungsfunktion g(r) untersucht. Hier kann gezeigt werden, dass die Paarverteilungsfunktion für binäre granulare Packungen drei Peaks aufweist, die in ihrer Höhe und in ihrem Abstand zueinander stark von den Größen- und Mischungsverhältnissen der untersuchten Packung abhängen. Des Weiteren können Rattler mit Hilfe der Paarverteilungsfunktion identifiziert werden. Ein Einschub für eine Rötgenquelle wird entwickelt und unter Mikrogravitation in einem Parabelflug eingesetzt. In diesem Experiment wird das granulare Kühlen untersucht und es kann ein neuartiges Gebiet bei langsamer Kühlung nachgewiesen werden. Granulare Spannungsdoppelbrechung wird zur Bestimmung der inneren und äußeren Spannungszustände in einem binären dreidimensionalen granularen System entwickelt. Hierfür werden spannungsdoppelbrechende Kugeln hergestellt, die im Experiment die jeweiligen Spannungszustände wiedergeben. Außerdem ist es mit diesem Experiment möglich, die Übergangsdichte von einer losen zu einer dichten granularen Packung zu bestimmen. In den gemessenen Daten für stark asymmetrische Mischungen kann ein Sprung in den Packungseigenschaften, wie z.B. der Dichte und den inneren Spannungen des Systems, nachgewiesen werden. Diese Technik wird ebenfalls unter Mikrogravitationbedingungen eingesetzt und es können Rattler im granularen System nachgewiesen werden. In einem weiteren Experiment wird die Schallgeschwindigkeit in binären granularen Systemen untersucht. In diesem Experiment kann eine deutliche Erhöhung der Schallgeschwindigkeit in den granularen Systemen für stark asymmetrische binäre Mischungen nachgewiesen werden.In this thesis, the mechanical and structural properties of disordered binary granular packings in three dimensions are investigated. Experiments and the associated data analysis techniques are developed and used to extract the essential information from these granular systems. X-ray tomography is used to monitor granular packings of glass spheres and an image processing algorithm is developed and used to extract the individual particle positions. The pair correlation function g(r) is calculated for these restricted binary mixtures of glass spheres for asymmetrical and weakly asymmetrical mixtures. For all size ratios three clearly distinguishable peaks are observed. The heights and the positions of the peaks depend strongly on the size and mixing ratio of the investigated systems. Furthermore an indication of rattlers is observed by applying the pair correlation function to a compressed granular system. A cartridge for an X-ray radiography device is developed and used in a parabolic flight. In this experiment, monodisperse packings of glass spheres are investigated under microgravity and a novel regime of cooling is observed. Granular stress-birefringence is developed for three dimensions. A production method is developed for producing stress birefringent spheres. The transition density from a loose to a dense granular packing, the bulk modulus and the inner development of stresses are obtained from the data. For packings with strongly asymmetric packings a jump/peak in the system properties like transition density and bulk modulus is observed. For weakly asymmetric packings no pronounced jump/peak appears in the system properties. In addition, rattlers in a three dimensional monodisperse granular system consisting of stress birefringent particles are observed in a microgravity environment. Sound transmission in binary granular packings of glass spheres is investigated. A significant increase of the speed of sound is observed for binary mixtures of glass spheres with strongly asymmetric size ratios. The data for weakly asymmetric packings show no pronounced behavior. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Physik » Experimentalphysik | |||||||
| Dokument erstellt am: | 23.10.2014 | |||||||
| Dateien geändert am: | 23.10.2014 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 15.03.2014 | |||||||
| Datum der Promotion: | 15.07.2014 |
