Seite - 204 - in Stoßprobleme in Physik, Technik und Medizin - Grundlagen und Anwendungen

204 8 AusgewählteAnwendungenvonStoßproblemen Abb.8.3 Schematische Darstellungdes Fallgewichtstests zur Bestimmungderelastischen Eigenschafteneines dreischichtigenStraßenbelags Decke Tragschicht Untergrund Last Entfernung von der Last gnubeihcsre V NormECE22.05reglementiertundumfasstunteranderemStoßdämpfungswerteaneinzel- nenPunktendesHelmsdurchdenFalltest. Zur numerischen Simulation dieser Tests verwendet man in der Regel FEM-basierte Modelle [35].Dabeihat sichherausgestellt, dassvor allemdiebei einemhohenReibungs- koeffizientenzwischenHelmundGegenkörper(StraßeoderFahrzeugkarosserie)auftreten- den großenWinkelbeschleunigungen – dieman schonmithilfe des inAbb.2.2 gezeigten elementarenModellsverstehenkann–potentiell gefährlichsind [36]. 8.3 GranulareMedien Sand, Salz, Getreide, Bergbauprodukte –GranulareMedien sind aus unserer Umgebung kaumwegzudenken.WegenderzahlreicheneinzigartigenEigenschaftengranularerMaterie prägtenJaegeretal. inihrerklassischenArbeit[37]denBegriffdes„zusätzlichenAggregat- zustands“.WährenddieseBezeichnungaus thermodynamischerSichtnatürlich fragwürdig ist – granulareMedien bestehen aus einerVielzahl einzelner Festkörper-Körner – gibt es tatsächlichmehrereDinge, in denen sich granulareMaterie von „normalen“ Fluiden oder Festkörpern unterscheidet. Je nach derBelastung kann sie sichwie einGas, eineFlüssig- keit (wie ineinerSanduhr)odereingeordneterFestkörperverhalten6. In jedemFall ist das Verhaltendabeibesonders. 8.3.1 KinetischeTheoriegranularerMedien DiekinetischeBeschreibungvongranularenMediengehörtzudenfrühestenVersuchen,das VerhaltendieserMaterialiensystematischzuanalysieren.LunundSavage[39]publizierten eineeinfachekinetischeTheoriefürdenFall,dasssichdasgranulareMediumdurchinelasti- scheraueKugelnkonstituiertunddiemittlerefreieWeglängezwischendenKugelnsehrviel 6EineaktuelleundsystematischeDarstellungzuden„Aggregatzuständen“ granularerMateriebietet dieMonografievonAndreotti et al. [38].