Fließverhalten

Das Fließverhalten beschreibt, wie sich ein Material unter mechanischer Belastung bewegt oder verformt. Bei Schüttgütern bezieht es sich insbesondere darauf, unter welchen Bedingungen ein verdichteter Partikelverband in Bewegung gerät oder stehen bleibt. Dies hängt von den Materialeigenschaften (Partikelgröße, -form, Oberflächenbeschaffenheit, Feuchte, Kohäsion), dem Packungszustand sowie dem anliegenden Spannungszustand ab.

Ein Schüttgut kann sich im Ruhezustand sowohl Normal- als auch Schubspannungen widersetzen und sich dabei wie ein standfester Körper verhalten. Wird die Schubspannung erhöht und eine materialspezifische Fließgrenze überschritten, beginnt der Partikelverband zu fließen (plastische Deformation, Scherung). Ein „gutes“ Fließverhalten liegt vor, wenn ein Schüttgut ohne starke Vorverdichtung und mit geringen Anregungen (z. B. Schwerkraft oder leichte Vibration) aus Trichtern, Silos oder Dosiereinrichtungen zuverlässig ausfließt.

Zur quantitativen Beschreibung des Fließverhaltens von Schüttgütern werden Kennwerte wie die Schüttgutfestigkeit σ_c, die Verfestigungsspannung σ₁, der innere Reibungswinkel φ_i und der Fließfaktor ffc verwendet. Ein verbreitetes Maß ist der Fließfaktor:

ffc = σ_1 / σ_c

• ffc: Fließfähigkeitskennzahl
• σ_1: Verfestigungsspannung
• σ_c: Schüttgutfestigkeit

Kleine ffc-Werte stehen für kohäsive, schlecht fließende Pulver, große ffc-Werte für frei fließende Schüttgüter. Das Fließverhalten beeinflusst unmittelbar die Auslegung von Silos, Austragsorganen, Fördereinrichtungen und Mischern, da es über Brückenbildung, Schachtbildung, Dosiergenauigkeit und Entleerbarkeit entscheidet.