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14 2 KinematikundDynamikräumlicherStößevonKugeln
Bewegungsgleichungenstarkvereinfachen;dieursprünglicheStoßebenewirdunterdiesen
AnnahmenwährendderKollisionnichtverlassen:
(a) DieKontaktkräfte sind so groß, dass alle äußerenEinflüssewährend des Stoßes ver-
nachlässigtwerdenkönnen.
(b) Das deformierteGebiet ist klein gegenüber denAbmaßen derKugeln alsmakrosko-
pischeKörper.DieKugelnbehaltendannwährendderKollision ihremakroskopische
Form, dieGradienten der (undeformierten)Oberflächen sind imKontaktgebiet klein
unddieKontaktmomentekönnengegenüberdenMomentenderKontaktkräftebezüg-
lichderKugelschwerpunktevernachlässigtwerden.
(c) Die tangentialenGeschwindigkeitskomponentenundSpinssindnichtvoneinerhöhe-
renGrößenordnung als die normalenGeschwindigkeitskomponenten.UnterBerück-
sichtigungderAnnahme(b) folgtdaraus,dassman langsamedynamischeEffekteaus
Zentrifugal-undCoriolis-Beiträgenvernachlässigenkann.
(d) DerVektordermomentanenKontaktkraft liegt indermomentanenStoßebene.
DerStoßwirdunterdiesenAnnahmenaufeineäquivalenteKollisionzwischeneinerKugel
mit einer flachenEbene zurückgeführt.DieLösungdieses Stoßproblemskannmandurch
zweikinematischeStoßzahlenformulieren,diedieVerhältnissederGeschwindigkeitendes
Kontaktpunktes nach und vor demStoß in normaler, beziehungsweise tangentialer Rich-
tungangeben.AlleGeschwindigkeitenundSpinsnachdemStoß lassen sich fürdie räum-
liche Kollision unter den oben genannten Annahmen mithilfe dieser beiden Stoßzahlen
ausdrücken.
Literatur
1. Brach,R.M.(1984).Friction, restitution,andenergy loss inplanarcollisions.JournalofApplied
Mechanics,51(1), 164–170.
2. Jäger, J. (1994). Analytical solutions of contact impact problems.Applied Mechanics Review,
47(2), 35–54.
3. Brilliantov,N.V.,Spahn,F.,Hertzsch,J.M.,&Pöschel,T.(1996).Modelforcollisionsingranular
gases.PhysicalReview E,53(5), 5382–5392.
4. Stronge,W.J. (2000). Impact mechanics.Cambridge:CambridgeUniversityPress.
5. Bar-Lev,O. (2005).Kinetic and hydrodynamic theory of granular gases. Dissertation. TelAviv
University.
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