Neben den etablierten, auf der Kontinuumsmechanik beruhenden numerischen Modellierungsansätzen (u.a. Finite-Element Methode (FEM), z.B. ANSYS) sind in jüngerer Zeit sogenannte Diskrete-Element Methoden (DEM) entwickelt worden, mit denen sich diskontinuumsmechanische Prozesse numerisch approximieren lassen. Eine spezielle Form der DEM, die sich auf die Interaktion von Partikeln einfacher Geometrie (Kugeln) beschränkt, ist in der kommerziellen Software PFC 2D (Fa. Itasca) implementiert.

Die DEM ermöglicht im Gegensatz zur FEM eine dynamische Modellierung von Bruchbildung und -ausbreitung. Mit vergleichsweise hoher Auflösung, die aus einer Diskretisierung der Modellschnitte in bis zu mehrere 100.000 "Kugeln" resultiert, lassen sich Relativverschiebungen diskreter Körper bzw. einzelner "Kugeln" darstellen. Hier besteht weitgehende Analogie zum Verhalten granularen Medien in sog. Sand-Box-Experimenten. Somit erscheint die DEM zur Beschreibung der Spröddeformation innerhalb der Erdkruste optimal geeignet. Allerdings werden weite Bereiche der Lithosphäre von duktilem Materialverhalten bestimmt. Für diesen Bereich hat sich eine kontinuumsmechanische Beschreibung (FEM) bestens bewährt, die durch thermomechanische Kopplung, strain- und temperaturabhängige Materialbeschreibung ein hohes Niveau an Detailtreue erreicht.

Eine Kombination beider Methoden - d.h. die Einbettung kleinerer DEM-Bereiche in großdimensionale geodynamische FEM-Modelle verspricht somit "das Beste zweier Welten". Im Rahmen des Projektes soll deshalb eine Schnittstelle zwischen ANSYS und PFC erstellt werden. Ein dynamischer, von den aktuellen Zustandsgrößen abhängiger Spröd-Duktil-Übergang ist mit Hilfe von Neuvernetzungsalgorithmen zu realisieren. Die methodischen Fortentwicklungen sollen im zweiten Projektjahr auf diverse geodynamische Szenarien angewendet werden (Halbgräben, Kollisionsorogene, Metamorphe Kernkomplexe...), um die Methodik zu validieren und das Zukunftspotenzial gekoppelter FEM-DEM-Modelle abschätzen zu können.