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2KinematikundDynamikräumlicherStößevonKugeln
Die dreidimensionale Dynamik allgemeiner, zusammenstoßender Körper ist kompliziert
underlaubtimZusammenhangmitderjeweiligenKontaktmechanikdesStoßesinderRegel
wedereineanalytischeBehandlungnocheineauchnuransatzweiseüberschaubareDarstel-
lungdervollständigenLösung.ImRahmendiesesBuchessollderallgemeineräumlicheStoß
deswegennur für denvergleichsweise einfachenFall vonKugelnbehandeltwerden1.Das
vorliegendeKapitelistdaherdermakroskopischenDynamikdesräumlichenZusammensto-
ßeszweierKugelngewidmet.EswirddabeibesondersWertdaraufgelegt,diebeiden–für
eine analytischeBehandlungnotwendigen–VereinfachungenderBewegungsgleichungen
getroffenenmechanischenAnnahmen in ihremSinnunddemGradderBeschränkung, die
siederBetrachtungauferlegen,klardarzulegen.ÄhnlicheHerleitungenundDarstellungen
finden sich beispielsweise bei Brach [1], Jäger [2], Brilliantov et al. [3], Stronge [4] und
Bar-Lev [5].
2.1 Bewegungsgleichungen
2.1.1 GeometrieundNotation
Eine schematische Skizze des Zusammenstoßes zweier Kugeln ist in Abb.2.1 gezeigt.
DieKugeln haben die Radien R1 und R2, dieMassenm1 undm2 und die Trägheitsmo-
mentebezüglichdeseigenenSchwerpunkts JS1 und J S
2 .DieKörpermüssennichtunbedingt
1Für den reinen zentrischenNormalstoß (diemakroskopischeDynamik ist in diesemFall trivial),
werden hingegen allgemeine axialsymmetrischeKörper, z.B. auchKegel oder zylindrische Flach-
stempel, behandelt.
©Der/dieAutor(en)2020
E.Willert,Stoßprobleme inPhysik, Technik und Medizin,
https://doi.org/10.1007/978-3-662-60296-6_2 5
Stoßprobleme in Physik, Technik und Medizin
Grundlagen und Anwendungen
- Title
- Stoßprobleme in Physik, Technik und Medizin
- Subtitle
- Grundlagen und Anwendungen
- Author
- Emanuel Willert
- Publisher
- Springer Vieweg
- Location
- Berlin
- Date
- 2020
- Language
- German
- License
- CC BY 4.0
- ISBN
- 978-3-662-60296-6
- Size
- 17.3 x 24.6 cm
- Pages
- 258
- Keywords
- Engineering, Mechanics, Mechanics, Applied, Mechanics, Applied mathematics, Engineering mathematics
- Categories
- Naturwissenschaften Physik
- Technik
Table of contents
- 1 Einleitung 1
- Literatur 3
- 2 Kinematik und Dynamik räumlicher Stöße von Kugeln 5
- Literatur 14
- 3 Kontaktmechanische Grundlagen 17
- 3.1 Fundamentallösung des homogenen elastischen Halbraums 17
- 3.2 Reibungsfreier Normalkontakt ohne Adhäsion 20
- 3.3 Reibungsfreier Normalkontakt mit Adhäsion 25
- 3.4 Tangentialkontakt 38
- 3.5 Torsionskontakt 45
- 3.6 Viskoelastizität 52
- 3.6.1 Einführung 52
- 3.6.2 Das allgemeine linear-viskoelastische Materialgesetz 53
- 3.6.3 Berücksichtigung der Kompressibilität (Normalkontakt) 55
- 3.6.4 Rheologische Modelle 56
- 3.6.5 Behandlung viskoelastischer Kontaktprobleme nach Lee und Radok 61
- 3.6.6 Erweiterung auf beliebige Belastungsgeschichten 62
- 3.7 Funktionale Gradientenmedien 63
- 3.8 Plastizität 73
- 3.9 Zusammenfassung 84
- Literatur 87
- 4 Die Methode der Dimensionsreduktion in der Kontaktmechanik 95
- Literatur 110
- 5 Quasistatischer Normalstoß axialsymmetrischer Körper 113
- Literatur 153
- 6 Quasistatische ebene Stöße von Kugeln 157
- Literatur 181
- 7 Räumliche Effekte in elastischen Stößen von Kugeln 183
- Literatur 196
- 8 Ausgewählte Anwendungen von Stoßproblemen 197
- Literatur 222
- 9 Anhang 229
- Literatur 238
- Stichwortverzeichnis 239