On the behaviour of rubberlike materials in compression and shear

Summary The mechanical behaviour of rubberlike materials is modelled in a phenomenological approach using a strain-energy formulation. Nonhomogeneous shear experiments on solid rubber specimens have been carried out as well as simple elongation tests on the same rubber compound. The elongation tests have been used to determine the model constants. By a comparison between experiment and numerical simulation of the nonhomogeneous shear test the predictive capabilities of the Mooney-Rivlin, the Ogden and the Besseling model have been assessed for compression-shear deformation paths. An analytical study explains the numerically observed behaviour.

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Über das Verhalten von Gummimaterialien unter Druck und Schubverformungen

Übersicht Das mechanische Verhalten von Gummimaterialien wird phänomenologisch modelliert unter Anwendung einer Formänderungsenergiefunktion. Es sind nicht-homogene Schubversuche auf dreidimensionale Versuchsproben aus Gummi so wie auch einfache Verlängerungsversuche auf Gummiproben der gleichen Zusammenstellung durchgeführt worden. Die Verlängerungsversuche sind durchgeführt worden um die Stoffkennwerte feststellen zu können. In einer Vergleichung zwischen dem Experiment und der numerischen Simulation von nicht-homogenen Schubversuchen ist die Genauigkeit des Mooney-Rivlinschen Modells, des Ogdenschen Modells und des Besselingschen Modells für kombinierte Druck-Schubverformungen festgestellt worden. In einem analytischen Studium wird das numerisch betrachtete Verhalten auseinandergesetzt.

     

Erweiterte Gleichungen für die örtlichen Sherwood- und Nußeltzahlen im laminar durchströmten ebenen Spalt und im Rohr mit Berücksichtigung wandnormaler Strömungen

Zusammenfassung In dieser Arbeit wird ein neues Rechenverfahren für den Wärme- und Stoffaustausch in einer sich entwickelnden laminaren Strömung in einem ebenen Saplt und in einem Rohr vorgestellt. Dieses Rechenverfahren basiert auf neuen erweiterten Gleichungen für die örtlichen Sherwood- und Nußeltzahlen, die den Einfluß positiver Normalströmungen an den Wänden direkt berücksichtigen. Die Ergebnisse dieses neuen Rechenverfahrens für den Wärme- und Stoffaustausch mit der Randbedingung einer halbdurchlässigen Wand zeigen eine vorzügliche Übereinstimmung mit den Ergebnissen des beschreibenden Differentialgleichungssystems, während das bekannte auf der Filmtheorie basierende Rechenverfahren erhebliche Abweichungen aufweist. Zur Berücksichtigung variabler Stoffwerte im System wird eine einfache Methode zur Bestimmung von Referenzstoffwerten für das neue Rechenverfahren angegeben. Die Anwendung des neuen Rechenverfahrens auf Mehrstoffsysteme wird ebenfalls dargestellt. Auch hier ergibt sich eine vorzügliche Übereinstimmung mit den Ergebnissen des Differentialgleichungssystems.

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Extended equations for the local Sherwood and Nusselt number in a laminar even split and tube including a consideration of a wall current

This work presents a new method to calculate the heat and mass transfer in a developing laminar flow in an even split or tube. The new method bases on extended Sherwood and Nusselt numbers including a consideration of positive wall currents which occur with mass transfer. For the heat and mass transfer in systems with a non-transferring gas the results of the new method are in very good agreement to the numerical results of the full set of differential equations while the well known film theory gives considerable deviations. Variable fluid properties can be accounted by easily calculable reference properties for the new method. The extension of the new method to the heat and mass transfer in multicomponent systems is presented, too. Even for these multicomponent systems the method reproduces the results of the differential equations excellently.

     

Eine Randbedingung für die Ausbreitung von Kugelwellen

Übersicht Für die Simulation der Ausbreitung von kugelförmigen Dilatationswellen im elastischen Kontinum mittels der Methode der finiten Elemente wird eine Randbedingung abgeleitet, welche das abgetrennte unbeschränkte Gebiet analytisch exakt ersetzt. Die mit dieser Randbedingung erhaltenen Ergebnisse werden mit vorhandenen Näherungen verglichen, so daß deren Einfluß auf die Güte der Ergebnisse abgeschätzt werden kann. Erweiterungen auf andere Problemstellungen werden aufgezeigt.

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Zur Stabilität der dünnen Kegelschale

Zusammenfassung Die obigen Ausführungen über die Stabilität der dünnwandigen Kreiskegelschale stellen eine Ergänzung und Erweiterung einer früheren Arbeit des Verfassers dar, in der die Ausbeulgrenze für gleichförmig verteilte Auflast und für konstanten Außendruck ermittelt worden ist. Nach einer kurzen Zusammenstellung der früheren Ergebnisse wird die Stabilität der auf Torsion beanspruchten Kegelschale betrachtet. Zur Aufstellung der Beulbedingung wird das Energiekriterium verwendet. Da eine exakte Lösung des sich ergebenden Variationsproblems nicht durchführbar ist, wird zur angenäherten Lösung das Ritzsche Verfahren benutzt. Der dabei gewählte Ansatz wird beim übergang zum Zylinder mit der exakten Lösung identisch. Damit ist in der Regel eine gute Genauigkeit der Lösung gewährleistet, da praktisch auf Torsion beanspruchte Kegelschalen fast stets in einer Form vorkommen, die sich nur wenig von der einer Zylinderschale unterscheidet. Die sich ergebende Beulbedingung kann durch Vernachlässigung unwesentlicher Glieder erheblich vereinfacht werden, so daß ihre zahlenmäßige Auswertung leicht möglich ist und ein übersichtliches Kurvennetz ergibt. Dieses Kurvennetz kann schließlich mit hinreichender Genauigkeit durch eine recht einfache Näherungsformel wiedergegeben werden.     

Eine grenzschichttheoretische Untersuchung optimaler Unterschalldiffusoren

Übersicht Es wird gezeigt, wie man den Querschnittsverlauf optimaler Unterschalldiffusoren mit Hilfe der Grenzschichttheorie auf einfache Weise berechnen kann. Grundlage der Rechnung bildet die von A. Walz entwickelte Näherungstheorie zur Berechnung laminarer und turbulenter Grenzschichten. Die theoretische Untersuchung zeigt, daß die Diffusorverluste bei verschwindender Wandreibung ein Minimum erreichen. Für diesen Optimalfall ist eine geschlossene Integration der Differentialgleichungen möglich. Es ergeben sich einfache analytische Ausdrücke für den Druckverlauf und die Verdrängungsdicke und damit für die Kontur des Diffusors. In diesen Formeln ist der starke Einfluß der Anfangsbedingungen auf die mögliche Druckumsetzung explizit erkennbar. Der Vergleich mit veröffentlichten Experimenten zeigt die Brauchbarkeit der Berechnungsgrundlage.

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Summary The calculation of optimum diffusors for subsonic flow is presented, based on an approximation theory for laminar and turbulent boundary layers by A. Wals. The theoretical investigation shows that the losses of the diffuser become a minimum if the shear stress at the wall vanishes. For this optimum case the differential equations can be integrated and formulae both for the pressure distribution and the development of the displacement thickness are obtained which allow to calculate the shape of the diffuser wall. The analytical expressions show explicitly the strong influence of the initial values on the pressure rise. The theory agrees satisfactorily with published measurements.

     

Beitrag zur Theorie der Wärmeleitung bei periodisch veränderlichen (quasistationären) Temperaturfeldern

Zusammenfassung Die vorausgehenden Entwicklungen geben an Hand einfacher Beispiele von ebenen, Kugel- und Zylinderproblemen eine anschauliche Methode zur Bestimmung von Lösungen der Differentialgleichung der Wärmeleitung für periodisch veränderliche (quasistationäre) Temperaturfelder. Dabei wird (ausgehend von bekannten Erscheinungen der Wellenlehre) gezeigt, da\ man einer bestimmt definierten Temperatur-oder Wärmegrundwelle die Eigenschaften der Interferenz, Reflexion und Brechung zuschreiben kann (für Beugungserscheinungen konnte noch keine einfache Lösung gefunden werden). Dadurch wird es möglich, für einige technisch nicht unbedeutende Aufgaben Übersichtliche Lösungen des Temperaturfeldes anzugeben. Die Anschaulichkeit der Methode ermöglicht es aber auch in sehr verwickelten Fällen, die eine exakte Lösung nicht mehr zulassen, noch wenigstens qualitativ richtige Schlüsse Über das Verhalten der Temperatur-Wärmewellen zu ziehen. Infolge der Verwendung von komplexen Funktionen zur Darstellung der Vorgänge kann die zahlenmä\ige Auswertung in einfachster Weise auf zeichnerischem Wege vorgenommen werden. — Durch Übertragung der gefundenen Beziehungen auf entsprechende WärmeÜbergangsprobleme konnten, unter Voraussetzung einer idealen (Prandtlschen) Grenzschicht, Zusammenhänge zwischen harmonisch veränderlichen Gas- und Wandtemperaturen abgeleitet werden. Die rechnungsmä\ig einfachste Erfassung des WärmeÜberganges führte dabei auf komplexe WärmcÜbergangszahlen.Über den Inhalt dieser Arbeit wurde auf der Wärmetagung des VDI am 23. Oktober 1934 in Leipzig auszugsweise berichtet.     

Analytical solution for transient response of counter flow heat exchanger with finite wall capacitance

The Laplace Transform Method is applied to solve the transient response of the counter flow heat exchanger with finite wall capacitance problem. The mathematical model is based on three local energy balance equations which are solved assuming that only the fluid 1 inlet condition is perturbed (step change). As any counter flow problem could be reduced to an adequate integral equation, collocation method is used for solving such equation in the presented case. Results are given for the outlet temperatures of both fluids and temperature distributions for both fluids and the wall as an explicit analytical formula.

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Analytische Lösung für das transiente Verhalten eines Gegenstrom-Wärmetauschers mit endlicher Wärmekapazität der Wand

Zusammenfassung Die Methode der Laplace-Transformation wird eingesetzt, um das Übertragungsverhalten des Gegenstrom-Wärmetauschers mit endlicher Wärmekapazität der Wand zu lösen. Das mathematische Modell fußt auf drei lokalen Energiebilanzgleichungen, welche unter der Voraussetzung gelöst werden, daß nur am Eintritt des Fluids 1 eine Störung (Sprung) auftritt. Da sich jedes Gegenstrom-Problem auf eine Integralgleichung zurückführen läßt, wird die Kollokationsmethode zur Lösung einer solchen, im vorliegenden Problem auftretenden Gleichung herangezogen. Die Ergebnisse in Form expliziter analytischer Ausdrücke betreffen die Austrittstemperaturen beider Fluide und die Wandtemperatur.

     

Die Untersuchung der Stabilität der Bewegung eines Eisenbahnfahrzeuges mit Hilfe der Neumarkschen Methode

Übersicht Die Neumarksche Methode ermöglicht für ein lineares System die Bestimmung der Stabilitätskurven in einer Ebene, in welcher eine bestimmte Kennzahl die Abszisse und eine zweite Kennzahl die Ordinate darstellt. Die Methode wurde bisher benutzt für den Fall, daß die Koeffizienten der charakteristischen Gleichung lineare Funktionen der beiden Kennzahlen sind. Durch ihre Anwendung auf den Beispiel eines einfachen Eisenbahnfahrzeugs, das sich auf einem Gleis bewegt, wird gezeigt, daß die Methode nicht auf solche Linearitäten beschränkt ist.

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Summary The method of D-partitioning enables us to determine for a linear system the stability limit curves in a plane in which some parameter of the system represents the abscissa and another one the Ordinate. Hitherto the method was used for the case that the coefficients of the characteristic equation are linear functions of both of the parameters. By applying it on the case of a single railway vehicle, moving along the track, it is shown that the method is not restricted to such linearities.

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Herrn Professor Dr. E. Mettler zum 70. Geburtstag gewidmet     

Method of substitutive plastic rotation applied to elastic-plastic structures with axial forces

Summary The paper extends the notion of substitutive plastic rotation which simplifies the determination of the elastic-plastic deflections of beams and frames to structures with non-negligible axial forces. The formulae derived have been illustrated with a simple example of a cantilever beam and then applied to the geometrically nonlinear elastic-plastic problem of an imperfection in a pipeline shell.

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Die Methode der Ersatzrotationen für elastisch-plastische Strukturen mit Axialkräften

Übersicht Die Arbeit erweitert die Methode der fiktiven Ersatzrotationen, die die Bestimmung der elastisch-plastischen Verschiebungen in Balken- und Rahmenstrukturen vereinfacht, auf den Fall mit größeren axialen Kräften. Die ausgeführten Formeln werden am einfachen Beispiel des Kragbalkens illustriert und dann für die geometrisch nichtlineare Analyse einer Beule in einer dünnwandigen Rohrleitung verwendet.

     

Stresses due to gravity in a notched elastic half-plane

Summary A method for the calculation of elastic stresses due to gravity in regions approximating a lower half-plane at infinity is presented. The method is based on an extension of familiar complex variable techniques. In principle the method fails for the case of a contour with corner points. However it is shown that an approximate solution for such regions can be obtained utilizing an approximate conformai transformation onto a unit circle. For a special case, results are given.

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Übersicht In der vorliegenden Arbeit werden die Spannungen berechnet, die durch das Gewicht des Materials in einem elastischen, im Unendlichen einer Halbebene ähnlichen Gebiet verursacht werden. Die Berechnungsmethode ist eine Verallgemeinerung bekannter funktionentheoretischer Verfahren. Die Methode ist ihrem Prinzip nach nicht für Gebiete mit Ecken anwendbar. Es wird jedoch angegeben, wie man in solchen Fällen eine Näherungslösung mit Hilfe einer näherungsweisen, konformen Abbildung auf den Einheitskreis finden kann. Für ein spezielles Beispiel werden Ergebnisse angegeben.

     

An iterative method of evaluation of elastic-plastic deflections of hyperstatic framed structures

Summary The concept of substitutive concentrated elastic-plastic rotations, replacing actual elasticplastic zones is used, together with an iterative method of determination of the bending moment distribution to simplify the evaluation of elastic-plastic deflections of hyperstatic beams and frames.

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Eine iterative Methode der Auswertung von elastisch-plastischen Verschiebungen für statisch unbestimmte Rahmen

Übersicht Die Idee von fiktiven Ersatzrotationen, welche die tatsächlichen elastisch-plastischen Zonen modelliert, wird mit einer iterativen Methode kombiniert, um eine relativ einfache Bestimmung von Biegemomentenfeldern in statisch unbestimmten Balken und Rahmen zu ermöglichen. Die resultierenden Verschiebungen, ergeben sich mit ausreichender Genauigkeit.

     

Die rheologische Zustandsgleichung

Zusammenfassung In der Einleitung wird die rheologische Zustandsgleichung — d. h. die stoff-spezifische Beziehung zwischen den nicht-starren Bewegungen eines Körpers und den damit in kausalem Zusammenhang stehenden Kräften — als der zentrale Gegenstand der Rheologie bestimmt und anschließend die Rheologie in zwei Hauptgebiete — phänomenologische und statistische Rheologie — aufgegliedert.Der erste Teil behandelt die phänomenologische Theorie (Makro-Rheologie) und umreißt nach einer kurzen kritischen Behandlung der linearen Theorien die allgemeine nicht-lineare Theorie der rheologischen Körper. Nacheinander werden die Konsequenzen des Grundpostulats der Dimensionsanalysis, der Forderung der Invarianz der kinematischen Größen gegen starre Bewegungen und der Isotropiebedingung analysiert und die Ergebnisse am Beispiel der Theorie des isotropen elastischen Körpers, der Theorie der strukturviskosen Flüssigkeit und insbesondere der quasi-stationären Theorie der allgemeinen Flüssigkeit erläutert. Dabei werden zum Schluß auch einige Kriterien für verschiedene viskosimetrische Quereffekte abgeleitet.Im zweiten Teil wird der Abriß einer allgemeinen statistischen Theorie (Mikro-Rheologie) verdünnter Lösungen, Suspensionen und Emulsiopen gegeben. Die hierin enthaltenen hydrodynamischen und statischen Probleme werden analysiert und es wird ein Störungsverfahren zur Lösung des letzteren angegeben, welches zugleich eine Relaxationstheorie enthält. Diese Theorie wird anschließend am Beispiel einer Suspension elastischer Hanteln im einzelnen durchgeführt, wobei die drei Spezialfälle: starre, hart-elastische und weichelastische Hanteln sowohl bezüglich ihres quasi-stationären als auch ihres Relaxationsverhaltens eingehend diskutiert werden. Es ergeben sich dabei bemerkenswerte Unterschiede, welche über das spezielle Modell hinaus für eine zumindest qualitative Kennzeichnung der Suspensionen von Teilchen mit nur permanenter, nur induzierter und schließlich mit sowohl permanenter als auch induzierter Formanisotropie von Bedeutung sind.Vorgetragen auf der gemeinsamen Tagung der Deutschen Rheologischen Gesellschaft e. V. und der Deutschen Rheologen-Vereinigung e. V. in Berlin am 24. 10. 1956.     

Eine neue hydrodynamische Analogie zur Torsion prismatischer Stäbe

Zusammenfassung Die Ausführungen im Abschnitt 3 haben gezeigt, daß das neue Strömungsgleichnis auf anschauliche Weise quantitative Aussagen über das Torsionsverhalten prismatischer Stäbe liefert, die zwar auch durch die Anwendung der Membrananalogie und desThomsonschen Strömungsgleichnisses, jedoch in ihrer Gesamtheit nicht durch nur eines der letzteren allein durch einfache anschauliche Analogiebetrachtungen gefunden werden können. So bietet das Seifenhautgleichnis z. B. keine Möglichkeit, die unter 3c) und 3d) erörterten Probleme anschaulich zu behandeln.Im übrigen besteht berechtigte Aussicht, mit Hilfe der vorgelegten hydrodynamischen Analogie das Problem dickwandiger Hohlquerschnitte von beliebiger Querschnittsform experimentell verhältnismäßig einfach zu lösen, eine Aufgabe, deren Bewältigung bei Benutzung der bisher bekannten Analogien erhebliche technische Schwierigkeiten bereitet. Der Verfasser hofft, in Zusammenarbeit mit dem Festigkeitslaboratorium der Technischen Hochschule Hannover (Leiter: Prof. Dr.-Ing.O. Flachsbart) noch in diesem Jahre eine geeignete Versuchsapparatur zu erstellen.     

Rotor-Blatt-Kopplung

Übersicht In modernen Turbosätzen mit ihren langen Blättern im Niederdruckteil treten Fällen gekoppelter Strang-Torsionsschwingungen und Blatt-Biegeschwingungen auf mit Eigenfrequenzen in der Nähe der doppeltumlauffrequenten Erregung. Die Bestimmung der gekoppelten Rotor-Blatt-Schwingungen benötigt eine Berechnung des Gesamtsystems anstelle der traditionell getrennten Berechnung von Rotor und Blättern. Seit den 80er Jahren wurden eine Reihe von Vorschlägen gemacht, wie man die Berechnung des Gesamtsystems mit seiner enormen Anzahl von Freiheitsgraden vermeiden könne.In diesem Aufsatz wird eine systematische Methode vorgestellt, wie man-ausgehend von demFE-Gesamtsystem-zu Substrukturen für den Torsionsstrang (Rotor) und das Blatt gelangt und mit Hilfe ihrer Berechnung zu einer sehr starken Reduktion der Zahl der Freiheitsgrade für die notwendigen Untersuchungen des gekoppelten Systems. Nur wenige Transformationen und einfache Regeln für die Beschreibung der Kopplung führen zu einer Reduktion um mehr als 99 Prozent mit nahezu keinem Verlust an Ergebnisgenauigkeit.

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Rotor-blade-coupling

Summary In large-capacity turbine generators with lognLP-blades torsional vibrations of the shaft or drive train and blade bending vibrations lead to coupled frequencies of the shaft-blade system often less or near the frequency twice the line frequency. The analysis of the haft-blade coupled vibrations needs a calculation for the whole system instead of the traditionally separated calculation of shaft and blade.Since the early 1980s several proposals were made to avoid the calculation of the whole system with its huge number of degress of freedom.Within this paper a systematical method will be presented how to derive substructures from the completeFE-model of the shaft-blade-system and how to achive a very strong reduction of the numbers of degrees of freedom for the equations of motion of the coupled system. Only a few transformations and simple rules for the coupling lead to more than 99 percent reduction in the number of dregrees of freedom with nearly no loss in acuracy.

     

Rheological simulation of synovial fluid by a synthetic macromolecular solution

Summary The flow characteristics of a series of potential synthetic synovial fluids have been examined. These were mainly solutions of polyvinyl pyrrolidone in water. The techniques leading to the production of a fluid with flow properties very similar to normal synovial are described.The apparent shear elasticity and relaxation time data of the synthetic fluid as compared to normal fluid are discussed in terms of the relative importance of intermolecular entanglement and intermolecular complexing in the 2 fluids.

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Zusammenfassung Die Synovialflüssigkeit von normalen menschlichen Gelenken zeigt ein charakteristisches Theologisches Verhalten, das stark verändert ist, wenn das Gelenk von rheumatischer Arthritis befallen ist. Um die Möglichkeit der Substitution mit einer synthetischen Gelenkflüssigkeit im krankhaften Gelenk zu bewerten, mit dem Ziel die Symptome zu erleichtern und den Prozeß der Gelenkzerstörung zu verzögern, wurde besonders Wert darauf gelegt, eine Polymerlösung zu finden mit ähnlichen Theologischen Eigenschaften wie eine normale Synovialflüssigkeit. Es wird angenommen, daß das besondere rheologische Verhalten einer normalen Synovialflüssigkeit (hohe Viskosität und Elastizität, ausgeprägtes nicht-Newtonsches Verhalten und Thixotropie) von Bedeutung für das Schmieren von Gelenken ist, obwohl ihre genaue Bedeutung im Bezug auf Reibung noch nicht gesichert ist und augenblicklich diskutiert wird.Fließexperimente wurden mit einemWeissenberg-Rheogoniometer usgeführt und mit einem UV-Schreiber registriert, um genaue Fließ-Spannungswerte zu erhalten.In dieser Abhandlung werden Ergebnisse über das Fließverhalten verschiedener möglicher synthetischer Flüssigkeiten veröffentlicht einschließlich der, die schließlich gewählt wurde: eine Lösung von umgewandeltem PVP (Polyvinylpyrrolidon). Dies ist ein wasserlöslicher hochmolekularer Stoff, der sich als physiologisch verträglich und nicht-toxisch gezeigt hat. Wäßrige 10%ige Lösungen mit hochmolekularem PVP ha ben ein Viskositätsverhalten, das bei niedrigerer Schubbel astung der normalen Synovialflüssigkeit ähnlich ist, aber nichtthixotropes und nur leicht nicht-Newtonsches und elastisches Verhalten zeigt. Im Labor hergestelltes hochgereinigtes PVP ergab ein Polymerisat, das in Lösung ein ähnliches Verhalten zeigte wie Handelsmaterial. Bestrahlung jedoch mit einer kritischen Dosis von 1,5 mrad in einem UCR 100 Reaktor erzeugte ein Polymerisat, das in 10%iger wäßriger Lösung ein Fließverhalten zeigte, das der normalen Synovialflüssigkeit sehr ähnlich war.Diese Ergebnisse werden im Detail dargelegt: besonders die Eigenschaften unter Höchstbelastung, die bei Beginn einer Schubbelastung in tangentialer als auch in normaler Richtung auftreten. Die Wirkung von anderen Bestrahlungsdosen auf das Theologische Verhalten wird auch beschrieben. Die Scher-Resistenz der synthetischen Flüssigkeit wurde mit einem Rheogoniometer und einem Gelenk-Simulator getestet und die Schmiereigenschaften mit der normalen Synovialflüssigkeit verglichen.Die Bedeutung der Theologischen Ergebnisse wird im Licht der neuen Theorien für Lösungen von Polymeren, die einem Scherfließen unterworfen sind, diskutiert, und mögliche Anwendungen auf andere biologische Flüssigkeitssysteme werden vorgeschlagen.

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Paper presented to the British Society of Rheology Conference on Rheology in Medicine and Pharmacy, London, April 14–15, 1970.     

Experimental analysis of unsteady free convection heat transfer from horizontal fin arrays

Experimental work has been carried out on horizontal fin arrays using the differential interferometric technique. The local variations of heat flux and temperature in the central fin of a three fin array have been studied in the transient heating and cooling regimes. The average values of heat transfer coefficients in the transient state have been calculated for three spacings of 10 mm, 15 mm and 25 mm and with two materials namely aluminum and mild steel under constant heat input to the system. The results have been compared with experimental findings in the cases of a single fin attached to a base and a vertical isothermal flat plate. Attempt has been made to explain the differences between these cases in relation to the physical mechanism of heat and fluid flow about a fin array.

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Eine experimentelle Untersuchung der Wärmeübertragung bei instationärer freier Konvektion an horizontalen Rippenanordnungen

Zusammenfassung Unter Anwendung der Differential-Interferometrie-Technik wurde eine experimentelle Arbeit auf dem Gebiet horizontaler Anordnungen von Kühlrippen durchgeführt. Die lokale Veränderung von Wärmestrom und Temperatur der mittleren Rippe einer Dreieranordnung wurde an transienten Heiz- und Kühlbereichen untersucht. Im transienten Zustand wurden die Durchschnittswerte der Wärmeübertragungskoeffizienten bei konstanter Wärmezuführ in das System für Aluminium und Flußstahl bei Zwischenräumen von 10 mm, 15 mm und 20 mm berechnet. Die Berechnungen wurden mit experimentellen Ergebnissen einer einzigen, auf einer Basis befestigten Rippe und einer vertikalen isothermen flachen Platte verglichen. Es wurde der Versuch gemacht, den Unterschied zwischen diesen Fällen, in bezug auf den physikalischen Mechanismus der Wärmeübertragung und Strömung über eine Rippenanordnung, zu erklären.

     

Unsymmetrische Biegung der Kreisringplatte von quadratisch veränderlicher Steifigkeit

Zusammenfassung Die Differentialgleichung für die Durchbiegung einer Kreisplatte von quadratisch veränderlicher Steifigkeit wird mittels eines Ansatzes gelöst, denA. Clebsch bei der Kreisplatte von gleichbleibender Dicke angegeben hat. Für die beliebig belastete Platte führt die Anwendung der Methode der Variation der Konstanten zu ähnlichen übersichtlichen Ergebnissen wie bei der Platte von unveränderlicher Dicke. Als Anwendung wird zunächst die gegenseitige Verdrehung der eben bleibenden Randkreise der Ringplatte durch ein Drehmoment bis zum numerischen Ergebnis durchgerechnet. Weiter wird die Biegung infolge einer Einzelkraft am freien Inenrand bei eingespanntem Außenrand einschließlich der Bestimmung der Integrationskonstanten formelmäßig vollständig angegeben. Der Sonderfall axialsymmetrischer Biegung wird an zwei Beispielen mit konstanter Belastung bei verschiedenen Randbedingungen untersucht. Die Lösungen für die Kreisplatte wird auf die Berechnung von Sektorringplatten erweitert, wobei die Begrenzungsradien des Sektors entweder gelenkig gelagert oder frei verschieblich, aber geführt sein müssen.     

Kritische Drehzahlen gewisser Rotorformen unter Berücksichtigung der Kreiselwirkung

Zusammenfassung In der vorliegenden Arbeit erfolgt die Berechnung der kritischen Drehzahlen von kontinuierlich besetzten Wellen konstanter Biegesteifigkeit mit einer Verallgemeinerung der von R. Grammel entwickelten Methode vermöge zweier miteinander äquivalenter Iterationsvorschriften: die eine bedient sich der Integrodifferentialgleichung, die zweite der Differentialgleichung samt Rand- und Übergangsbedingungen. Bei beiden Vorschriften wird die Wellenauslenkung ermittelt, die zu der mit einer linearen Kombination zulässiger Funktionen gebildeten Belastung gehört. Mit diesen Vorschriften und einer weiteren für die auftretenden Variationen geht man in die aus dem Hamiltonschen Prinzip folgende Variationsgleichung ein. Sinngemäße Übertragung der Grammelschen Methode führt zu einem linearen homogenen Gleichungssystem für die Unbekannten des Näherungsansatzes, dessen verschwindende Koeffizientendeterminante eine algebraische Gleichung für die Eigenwerte darstellt.Die charakteristische Eigenschaft der Methode von R. Grammel, obere Schranken — und zwar genauere als der Ritzsche Verfahren — zu liefern, tritt auch bei Berücksichtigung der Kreiselwirkung im Falle synchroner Präzession im Gegenlauf stets auf. Im Falle synchroner Präzession im Gleichlauf dagegen können die Näherungslösungen bei dem verallgemeinerten Grammelschen Verfahren z. T. oberhalb, z. T. unterhalb der entsprechenden strengen Lösungen liegen.Unter Beachtung des physikalisch-technischen Sachverhaltes lassen sich die hier abgeleiteten Näherungsgleichungen sowohl auf mehrfach gelagerte Wellen mit konstanter Biegesteifigkeit und kontinuierlicher Scheibenverteilung als auch auf Wellen (zweiund mehrfach gelagert) mit veränderlicher Biegesteifigkeit und Einzelscheiben übertragen. Das sich im zuletzt genannten Fall einstellende Endergebnis unterscheidet sich nur unwesentlich von demjenigen der Methode von A. Traenkle 4.Eine Fortsetzung dieser Arbeit bringt die Durchrechnung eines Zahlenbeispiels.Auszug aus der Frankfurter Dissertation. 1. Referent Prof. Dr.-Ing. K. Karas, 2. Referent Prof. Dr. R. Moufang.     

On the rheology of concentrated dispersions

Summary The viscosity or shear modulus as well as the compression modulus of concentrated dispersions of sperical particles is calculated according to a method first developed byH. Fröhlich andR. Sack in 1945. The method accounts for the pure mechanical-geometrical effect of the presence of the particles only. Results are compared with those found experimentally for mixtures of mineral aggregate particles and bitumen and a few other systems.Though the original theory was meant to be used for dilute dispersions only, a fair agreement with experimental results up to volume concentrations of 60% was found to exist.

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Zusammenfassung Die Viskosität bzw. der Schubmodul sowie der Kompressionsmoduly von konzentrierten Dispersionen kugelförmiger Teilchen werden nach einer Methode berechnet, die zum ersten Mal vonH. Fröhlich undR. Sack im Jahre 1945 entwickelt wurde. Die Berechnung gilt nur für den rein mechanisch-geometrischen Effekt, der durch das Vorhandensein der dispersen Teilchen hervorgerufen wird. Die so gefundenen Werte werden mit den Ergebnissen von Versuchen mit Mineralaggregat-Bitumen-Mischungen sowie mit einigen anderen Systemen verglichen. Obgleich die ursprüngliche Theorie nur für die Anwendung auf verdünnte Dispersionen zugeschnitten war, ergab sich eine ziemlich gute Übereinstimmung mit Versuchsergebnissen bis zu Volumenkonzentrationen von 60%.

     

Zur Theorie der Plattenbeulung im plastischen Materialbereich

Zusammenfassung und Ausblick Die vorliegende Arbeit bringt eine Erweiterung der Theorie der Plattenbeulung für den plastischen Materialbereich, die von den einfachsten, in sich widerspruchfreien Spannungs-Deformationsgesetzen der mathematischen Plastizitätstheorie — den differentiellen Prandtl-Reu-Gesetzen — ausgeht. Mit dieser erweiterten Theorie wird es möglich, einer durch den Walzvorgang erzeugten, also von vornherein im Plattenmaterial vorhandenen Anisotropie auch im plastischen Bereich Rechnung zu tragen. Als Instabilitätskriterium wurde dabei die Shanleysche Hypothese zugrundegelegt. Angewendet wurde die Theorie auf die Berechnung der Beulspannungen dünner Rechteckplatten, die einen homogenen Normalspannungszustand an deren Rändern ausgesetzt sind. Damit sollte vor allem zur Beantwortung der bisher noch nicht endgültig geklärten Frage beigetragen werden, woher die beträchtlichen Abweichungen der mit den differentiellen Gesetzen errechneten Beulspannungen von den in Versuchen gemessenen stammen. Zu diesem Zweck wurden die Kollbrunnerschen Beulversuche mit Platten aus der Aluminiumlegierung Avional M-hart nach der erweiterten Theorie nachgerechnet, wobei die für dieses Material nicht bekannten Anisotropiekonstanten aus Versuchen abgeschätzt wurden, die Stüssi an Rohren aus einer ähnlichen Alummiumlegierung (Avional M-weich) vorgenommen hatte. Obwohl die Ergebnisse einer Rechnung, die auf derart abgeschätzten Anisotropiekonstanten basiert, natürlich unsicher sein müssen und daher auch nicht mitgeteilt werden konnten, soll erwähnt werden, daß die Anisotropie im Mittel eine Verringerung der Beulspannung um etwa 20% bewirkte: Die mit Berücksichtigung der Anisotropie errechneten Beulspannungen und Halbwellenzahlen stimmen daher mit den von Kollbrunner gemessenen wesentlich besser überein als die für isotropes Material berechneten. Die endgültige Entscheidung über die Frage, ob es genügt, die Diskrepanz zwischen Theorie und Versuch allein auf den Einfluß der Walzanisotropie zurückzuführen, oder ob es womöglich noch nötig sein wird, von einem komplizierteren, differentiellen Spannungs-Deformationsgesetz (z. B. nach Prager) auszugehen bzw. darüberhinaus den Einfluß einer geringen Abweichung der Plattenmittelfläche im unbelasteten Zustand von der Ebene zu berücksichtigen, muß allerdings weiteren experimentellen Untersuchungen vorbehalten bleiben, die erst nach genauer Bestimmung der Anisotropiekonstanten einen einwandfreien Vergleich zwischen Theorie und Versuch ermöglichen werden. Hierüber soll später noch berichtet werden.