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4.5 Viskoelastizität 105
4.5 Viskoelastizität
DieMDRistebenfalls füraxialsymmetrischeKontaktemit (inkompressiblen) linear-visko-
elastischenMedien anwendbar.Das liegt daran, dass dasMaterialverhaltendieserMedien
vollständig durch den zeitabhängigenSchubmodulG(t)gegeben ist,während dieGrund-
gleichungen der elastischenMDR linear inG sind.DieAnwendung des viskoelastischen
Korrespondenzprinzips führt daher imZeitbereich zuder gleichenArt vonFaltungen,wie
sieauchinderTheorievonLeeundRadokauftreten.DieIdeeeinerMDRfürviskoelastische
Medien schlugen zuerst Kürschner und Filippov [11] für denKontaktmit einer viskosen
Flüssigkeitvor.ArgatovundPopov[12]konntendieKorrektheitderMethodefürbeliebige
(inkompressible) linear-viskoelastischeRheologienunterderAnnahmebeweisen,dassder
KontaktradiusmonotonwächstodereineinzelnesMaximumaufweist.
UmdieMDRauf viskoelastischeMedien anzuwenden,müssen die linearenElemente
derWinklerschenBettungmitderRelaxationsfunktionG(t)versehenwerden,dieBettung
bestehtalsonichtmehrausFedern,sondernausrheologischenElementen,diedas jeweilige
viskoelastischeMaterialverhaltenreproduzieren4.DieviskoelastischeBettunghatdanndie
differentiellennormalenund tangentialenSteifigkeiten
dkz(t)= 2
1−νG(t)dx=4G(t)dx, (4.49)
dkx(t)= 4
2−νG(t)dx= 8
3 G(t)dx. (4.50)
DerKontaktradius istdadurchbestimmt,dassdienormaleStreckenlastamRanddes(nicht-
adhäsiven)Kontaktesverschwindet,
qz (x=a(t), t)=0. (4.51)
Alle anderenAbbildungsregelnderMethode, insbesonderedieDefinitiondes ebenenPro-
fils g(x) und die Bestimmung der rotationssymmetrischen Spannungen aus den ebenen
Streckenlasten,bleibenunverändertgültig.
AnalogzudementsprechendenAbschnitt imvorhergehendenKapitelzudenkontaktme-
chanischenGrundlagen sei angenommen,dassdieBelastungdesKontaktes zumZeitpunk
t=0beginnt.DieNormalverschiebungen imMDR-Modell sinddanndurch
u1Dz (x, t)=−d(t)+g(x)H(t), |x|≤a(t), (4.52)
mit derHeaviside-FunktionH(·), gegeben.Die Streckenlast ergibt sichwegen des Super-
positionsprinzipsdurchdieFaltung
4Beispielsweise eine Feder in Parallelschaltung mit einem Dämpfer im Fall des Kelvin-Voigt-
Mediums.
Stoßprobleme in Physik, Technik und Medizin
Grundlagen und Anwendungen
- Titel
- Stoßprobleme in Physik, Technik und Medizin
- Untertitel
- Grundlagen und Anwendungen
- Autor
- Emanuel Willert
- Verlag
- Springer Vieweg
- Ort
- Berlin
- Datum
- 2020
- Sprache
- deutsch
- Lizenz
- CC BY 4.0
- ISBN
- 978-3-662-60296-6
- Abmessungen
- 17.3 x 24.6 cm
- Seiten
- 258
- Schlagwörter
- Engineering, Mechanics, Mechanics, Applied, Mechanics, Applied mathematics, Engineering mathematics
- Kategorien
- Naturwissenschaften Physik
- Technik
Inhaltsverzeichnis
- 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