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5.4 ViskoelastischerNormalstoßohneAdhäsion 125
NormiertmandasaufdasErgebnis imhomogenenFall ergibt sich
Ukin
Uk=0kin = 10 ·2 2/3(3+k)(1+k) 43+k
(5+k) (
1+ 3√864 ) ⎡
⎢⎣ E˜0
cN (
ak=00 )k ⎤
⎥⎦ 2
3+k [
1+2− 83+k 2+k
(1+k)(3+k)(1−k) 7+k
3+k ]
,
(5.52)
was in logarithmischenAusdrückenals
log (
Ukin
Uk=0kin )
=C1(k)+ 2
3+k log [
E˜0
cN (
ak=00 )k ]
(5.53)
geschriebenwerden kann.Man erkennt, dass der Verlust jeweils für weicheOberflächen
(k >0)mitflachererGradierungundfürharteOberflächen(k <0)mit tiefererGradierung
kleinerwird.Einkleinerer adhäsiverEnergieverlust gehtdabeiwegenGl.(5.27) allerdings
mithöherenmaximalenKontaktspannungeneinher.
5.4 ViskoelastischerNormalstoßohneAdhäsion
In diesemUnterkapitel wird der viskoelastische Normalstoß für unterschiedliche linear-
viskoelastischeMedien untersucht.Dabei finden die imdrittenKapitel eingeführten klas-
sischen viskoelastischenMaterialmodelle Anwendung. An gegebener Stelle werden die
theoretischenVorhersagenmit experimentellenErgebnissenverglichen.
DaviskoelastischeMedienhäufigweichaberfestsind,gewinntbeistoßartigenBelastun-
gendieserMaterialiendieWellenausbreitunganBedeutung.Diesewirdtrotzdemweiterhin
vernachlässigt, d.h. eswerdenauch imFolgendennurquasistatischeProzesseuntersucht.
5.4.1 InkompressiblesKelvin-Voigt-Medium
Man betrachte zunächst das Kelvin-Voigt-Medium. Dies stellt den einfachsten und, wie
sichspäterergibt,wichtigstenFalldar. ImFolgendenwerdenderFlachstempelkontaktund
der parabolischeKontakt genauer untersucht, die gezeigtenMethoden kannman aber für
beliebigekonvexe, axialsymmetrischeEindruckkörperverwenden.
Flachstempel-Kontakt
DergeradeNormalstoßeinesstarrenflachenzylindrischenStempelsmitdemRadiusaund
derMasse m˜ auf einen inkompressiblen viskoelastischenHalbraum, der sich als linearer
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