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114 5 QuasistatischerNormalstoßaxialsymmetrischerKörper
schwächere und eine stärkere. Die schwächereVariante ist, dass die gesamte Stoßzeit TS
sehrgroßgegenüberderZeit
Tel= 2amax
vel , vel := √
1
ρ 2G(1−ν)
1−2ν , (5.1)
mitderDichteρ, ist, dieelastischeKompressionswellenbrauchen,umdasmaximaleKon-
taktgebiet während des Stoßes zu durchlaufen.NachEason [2] ist das ebenfalls die Zeit,
nachder die normaleVerschiebung imZentrumeiner plötzlich aufgebrachten, konstanten
oderparabolischenDruckverteilungihrenstatischenWerterreicht.DasVerhältnisderbeiden
charakteristischenZeiten ist vonderGrößenordnung
TS
Tel ≈ dmax
amax vel
v . (5.2)
DasVerhältnisderStoßgeschwindigkeit zurAusbreitungsgeschwindigkeit elastischerWel-
lenmuss also deutlich kleiner sein als die Oberflächengradienten imKontaktgebiet (die
nachderHalbraumnäherungselbstbereitskleinsind).EinenochstärkereForderung istdie
Annahme,dasssichimquasistatischenGrenzfalldieandenGrenzenderKörper(mehrfach)
reflektiertenelastischenWellenwährenddesStoßes imKontaktgebietüberlagern,dassalso
dieStoßzeit sehrgroßgegenüberderZeit ist, dieelastischeKompressionswellenbrauchen,
um die gesamten zusammenstoßendenKörper zu durchlaufen. Love [3, S.195 ff.] führte
aus,dass imFall elastischerkollidierenderKugelndafür
(
v
vel )1/5
1 (5.3)
seinmuss.FürdenStoßeinerstarrenKugelaufeinenelastischenHalbraum(der,wiegezeigt,
aus Sicht dermakroskopischenDynamik und der statischenKontaktmechanik demStoß
zweierelastischerKugelnäquivalent ist) istdieseForderunggarnichterfüllbar,daeskeine
Grenzegibt,anderdieelastischenWellenreflektiertwerdenkönnten.Dasistallerdingsauch
nicht notwendig für diequasistatischeBehandlung, davonHunter [4] gezeigtwurde, dass
diese stärkereForderungunnötig restriktiv ist. Es reicht aus,wenndie inFormelastischer
WellenabgestrahlteEnergie (dies ist auch fürdieBestimmungderStoßzahlendie letztlich
entscheidendeGröße) klein gegenüber der vor demStoß in der Bewegung gespeicherten
kinetischenEnergie ist.Dazumuss lautHunter lediglich
(
v
v˜el )3/5
1, v˜el := √
E
ρ , (5.4)
sein,waseinedeutlichschwächereForderungdarstelltalsGl.(5.3).FürdieVerwendbarkeit
der nachfolgendenErgebnisse soll diemakroskopische charakteristischeGeschwindigkeit
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