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136 5 QuasistatischerNormalstoßaxialsymmetrischerKörper
WähltmanalscharakteristischeZeitskaladieDauerdeselastischenStoßesmitG =G∞
ist diecharakteristischeKreisfrequenzderBewegungdurch
ω0= √
8G∞a
m˜ (5.82)
bestimmt.Mit deminGl.(3.193)gegebenenkomplexenModuldesStandardmediumsund
den in Gl.(5.79) eingeführten dimensionslosen Parametern β und δ ist das in Gl.(5.56)
eingeführteDämpfungsmaß
D = δ
2 1
1+δ2β2+δ2β, (5.83)
welches dann in die in denGl.(5.61) und (5.62) gegebene Lösung für dasKelvin-Voigt-
Medium eingesetzt werden kann. Für die Stoßzahl als Funktion von β und δ erhält man
beispielsweisedie inAbb.5.12dargestellteLösung.
Manerkennt,dassdieLösunginsehrgroßenParameterbereichensehrgutmitderexakten
Lösungübereinstimmt.Nur für sehr großeWerte von δ undgleichzeitig kleineWerte von
βgibtesstärkereAbweichungen.Das liegtdaran,dassbeidiesenParameterkombinationen
die tatsächlicheStoßdauerzustarkvondemelastischenFallmitG =G∞ abweicht.
DiegeschilderteMethodehat dengroßenVorteil, vollständig analytischunddabei sehr
leicht handhabbar zu sein undwegen der sehr allgemeinenFormvonGl.(5.56) leicht für
beliebigeviskoelastischeRheologienverallgemeinertwerdenzukönnen.
ParabolischerKontakt
DasGleichungssystem,umdenStoßeinesparabolischenRückprallkörpersmitdemRadius
R˜ aufeinStandardmediumkontaktmechanischrigoroszuuntersuchen,wirdgebildetdurch
dieallgemeineBewegungsgleichung(2.34),dieelastischeKontaktlösungausdenGl.(3.35)
und (3.36), dieMaterialfunktion (3.191) und die allgemeinen viskoelastischenBeziehun-
gen (3.202) und (3.203) für die Kompressionsphase sowie (3.206) und (3.208) für die
Abb.5.12 Konturlinien-
DiagrammderStoßzahl eines
starrenzylindrischenStempels
aufeinStandardmediumin
Abhängigkeit derbeiden
definierendendimensionslosen
Parameter in logarithmischer
Skalierung.Näherungslösung
mithilfederRückführungauf
einKelvin-Voigt-Medium 0
.0
2
0.02
0. 05
0.050.
1 0.1
0.1
2.0 0. 2 0.2
0.2
3.0 0. 3 0.3
0.3
4.0 0. 4 0.4
0.4
5.0
5.0 0.5
0.5
0.5
6.0
6.0 0.6
0.6
0.6
7.0
7.0 0. 7
0.7
0.7
8.0
8.0
8.0 0.8
0.8
58.0
58.0
58.0 0.85
0.85
9.0
9.0
9.0 0.9
59.0
59.0
59.0 0.95
89.0
89.0
89.0 0.98
−2 −1 0 1 2
−3
−2.5
−2
−1.5
−1
−0.5
0
log
10 [ (8 /a m G )
]1/2~
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