Page - 56 - in Stoßprobleme in Physik, Technik und Medizin - Grundlagen und Anwendungen
Image of the Page - 56 -
Text of the Page - 56 -
56 3 KontaktmechanischeGrundlagen
überführtwerden.DieviskoelastischeFundamentallösungkannmandahererhalten, indem
zunächstmithilfeder SubstitutionendesKorrespondenzprinzips10,
G → sG∗(s), (3.180)
K → sK∗(s), (3.181)
und Laplace-Transformation der zeitabhängigen Punktlast die Laplace-Transformierte der
viskoelastischenLösunggewonnenwird:
u∗z(r,s)= Fz
4πr {
1
s2 G∗(s) + 3
[G∗(s)+3K∗(s)]s2 }
. (3.182)
Die Rücktransformation von Gl. (3.182) liefert dann die gesuchte Lösung des viskoelasti-
schenProblems,
uz(r, t)= Fz
4πr [W(t)+W1(t)], (3.183)
mit
W∗1(s) := 3
[G∗(s)+3K∗(s)]s2 ⇔ G1(t)= K(t)+ G(t)
3 . (3.184)
Gl.(3.183) beschreibt aber die Fundamentallösung für einen inkompressiblen viskoelasti-
schenHalbraummitderScher-KriechfunktionW(t)+W1(t).Gelingtesalso,dieGl. (3.184)
nachW1(t)aufzulösen, istdaskompressibleNormalkontaktproblemaufeinentsprechendes
äquivalentes inkompressibles Problem zurückgeführt. Diese Rücktransformation ist aller-
dingsinderRegelnurschweranalytischdurchzuführen.Esseiaußerdemnocheinmaldarauf
hingewiesen, dass diese Art der Berücksichtigung der Kompressibilität auf den normalen
Fundamentallösungen des kompressiblen und des äquivalenten inkompressiblen Mediums
beruhtund dahernur fürden reibungsfreienNormalkontakt anwendbar ist.
3.6.4 RheologischeModelle
Eineweitere,häufigverwendeteMöglichkeitzurBeschreibungderviskoelastischenEigen-
schaftenvonElastomerensindsogenannte„rheologischeModelle“,dieauseinzelnenlinear-
elastischenundlinear-viskosenElementenaufgebautsind.DurchverschiedeneSchaltungen
dieser beiden Grundelemente kann man sehr unterschiedliches (und durch eine genügende
Verallgemeinerung beliebiges) lineares viskoelastisches Materialverhalten repräsentieren.
Zur Darstellung der elastischen und viskosen Elemente werden in der Regel Federn und
10Den in Gl.(3.172) gegebenen Zusammenhang kann man als elastisches Materialgesetz mit
dem Parameter s und dem Schubmodul sG∗(s) deuten; das gleiche gilt auch für die Laplace-
Transformationvon Gl. (3.178).
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