Torsion of a sectorially composite hollow circular cylindrical beam

Summary In the first part solution of torsion problem of a sectorially composite hollow circular cylindrical beam has been obtained by a potential method involving use of a Green's identity and Green's function. At first a composition of two isotropic media is considered, then it is shown that the procedure can be successfully applied to the case of a composition of any finite number of isotropic media. A special feature of this St.- Venant-type problem is the multiplicity of the cross-sectional region. In later part the problem of torsion of a sectorially cut out beam is dealt with and solved.

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Übersicht Im ersten Teil wird eine Lösung für die Torsion eines aus Sektoren zusammengesetzten kreiszylindrischen Balkens angegeben. Dabei wird eine Potentialmethode verwendet, zu der von der Greenschen Identität und der Greenschen Funktion Gebrauch gemacht wird. Zunächst wird ein Balken untersucht, der aus zwei isotropen Materialien zusammengesetzt ist; danach wird gezeigt, daß das Verfahren auch auf den Fall einer endlichen Zahl isotroper Materialien angewendet werden kann. Als Besonderheit dieses Problems vom Saint-Venant-Type ist ein Multiplikationsgesetz für die Spannungen in den Querschnittsbereichen zu erwähnen. Im letzten Teil wird das Problem der Torsion eines sektionsweise ausgeschnittenen Balkens behandelt und gelöst.

     

Zur praktischen Berechnung linear-viskoelastischer Probleme

Zusammenfassung Es wird gezeigt, daß bei Verwendung integraler Materialgesetze für das linear-viskoelastische Material Strukturen auftreten, die für eine direkte Angabe der viskoelastischen Lösung aus der elastischen Lösung genutzt werden können. Bei einfachen Problemen können die Kombinationen von Materialkonstanten in der elastischen Lösung durch Kombinationen von Kriech- oder Relaxationsfunktionen ersetzt werden. Im allgemeinen müssen sehr einfache Integralgleichungen vom Typ eines Faltungsintegrals gelöst werden. Damit ist ein Weg angegeben, der auch bei beliebiger Form der Kriechfunktion gangbar ist und als eine Verallgemeinerung des ersten Korrespondenzprinzips angesehen werden kann.

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Summary It is shown that using integral type constitutive laws of linear-viscoelastic materials there are structures to be seen which allow the direct solution of viscoelastic problems from elastic solutions. For simple problems the combinations of material constants in the elastic solution can be replaced by creep or relaxation functions, but in general very simply integral equations of convolution type have to be solved. The described method gives an elastic-viscoelastic analogy applicable also to creep functions which can not be described by rheological methods.

Mit 2 Abbildungen und 3 Tabellen     

Inelastic deformation of thin cylindrical shells under axisymmetric loading

Summary The response of a thin cylindrical shell of elastic-viscoplastic material to internal pressure is considered. Small displacements and the validity of the kinematical Love-Kirchhoff-hypothesis are presupposed. Further it is assumed that the inelastic behavior of the shell material is governed by a unified constitutive model with internal state variables, where the total strain tensor can be decomposed additively into an elastic and an inelastic part. Under these assumptions the governing differential equation for the radial displacement is derived. A general solution is obtained by the method of variation of parameters and adjusted to different boundary conditions.Solution of inelastic problems requires tracing of the entire loading path which leads to an initial value problem. This initial value problem is formulated for Hart's constitutive model and solved numerically by an implicit time integration procedure. Finally numerical results are presented.

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Inelastische Deformation dünner Kreiszylinderschalen bei axialsymmetrischer Belastung

Übersicht Es wird die Reaktion einer dünnen Kreiszylinderschale aus elastisch-viskoplastischem Werkstoff auf eine Belastung durch Innendruck untersucht. Es werden kleine Verschiebungen und die Gültigkeit der kinematischen Hypothese von Love-Kirchhoff vorausgesetzt. Ferner wird angenommen, daß das inelastische Verhalten des Werkstoffs durch ein einheitliches konstitutives Gesetz mit inneren Zustandsvariablen beschrieben wird, wobei der Tensor der Gesamtverzerrungen additiv in einen elastischen und einen inelastischen Anteil aufgespalten werden kann. Unter diesen Voraussetzungen wird die Differentialgleichung für die Radialverschiebung abgeleitet. Für sie wird eine allgemeine Lösung mittels Variation der Konstanten ermittelt und an verschiedene Randbedingungen angepaßt.Bei der Lösung inelastischer Probleme muß der gesamte Belastungspfad verfolgt werden. Dies führt auf ein Anfangswertproblem. Dieses Anfangswertproblem wird für das Werkstoffgesetz von Hart formuliert und numerisch mittels eines impliziten Zeitintegrationsverfahrens gelöst. Abschließend werden numerische Ergebnisse vorgestellt.

     

Rotationskörper geringsten Wellenwiderstandes

Zusammenfassung Es wird gezeigt, wie man durch Spezialisierung einer Lösung vonHavelock ein Integral zur Berechnung des Wellenwiderstandes von Quell- und Doppelquellverteilungen, die sich über eine waagerechte Achse erstrecken, für gleichförmige Geschwindigkeiten gewinnen kann. Der Zusammenhang zwischen den Verteilungen und den Formen von Rotationskörpern wird kurz gestreift und der Einfluß der Belegungskurven diskutiert. Für einige einparametrige Scharen bei bestimmter Tauchung werden die besten Verteilungen angegeben; das allgemeine Variationsproblem und die dabei möglichen Schwierigkeiten werden besprochen. Die genaue Angabe der berechneten Körperformen und die experimentelle Prüfung der Ergebnisse bleiben einer weiteren Untersuchung vorbehalten; doch kann jetzt schon gesagt werden, daß Versuche, die in der Preußischen Versuchsanstalt für Wasserbau und Schiffbau mit Unterstützung der Gesellschaft von Freunden der Technischen Hochschule Berlin vorgenommen sind, sich in gutem Einklang mit der Theorie befinden, soweit es sich um einigermaßen normale Körper handelt.     

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.     

Zur Berechnung von Platten nach der Theorie II. Ordnung mit Hilfe eines hybriden Deformationsmodells

Übersicht Auf der Grundlage eines erweiterten Variationsprinzips für elastische Platten nach der Theorie II. Ordnung wird die Herleitung von Elementsteifigkeitsmatrizen angegeben, die es erlauben, die Anzahl der finiten Elemente und damit die Größe der Gesamtstrukturmatrizen drastisch zu vermindern. Zur Annäherung an die genaue Lösung eines gegebenen Problems kann neben der feineren Elementunterteilung der Grad der Verschiebungsansätze innerhalb der Elemente und der Grad der Kraftgrößenansätze an den Elementübergängen beliebig erhöht werden. Zur Abschätzung der Genauigkeit und des Rechenaufwands bei dieser Vorgehensweise wurde an Hand eines rechteckigen Elementes ein Vergleich mit einem vollverträglichen Deformationsmodell (Hermite-Polynom Elemente) durchgeführt. Es zeigte sich, daß das hybride Modell immer dann schnelle und gute Ergebnisse liefert, wenn die Lösung nicht durch Singularitäten gestört wird.

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Summary On the basis of a generalized variational principle for elastic plates with initial stresses element stiffness matrices are derived, which permit a drastic reduction of the number of finite elements and of the magnitude of the assembled stiffness matrix. To approximate the exact solution of a given problem either the element mesh may be refined or the order of the assumed displacement function within the elements or the order of the assumed force functions at the interelement boundaries may be increased. To estimate the approximation and the computational effort a comparison is made between a rectangular hybrid displacement element and a fully compatible Hermite polynomial displacement model. The proposed hybrid model gives fast and good results provided that the solution is not disturbed by singularities.

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Fachgebiet Leichtbau, Technische Hochschule Darmstadt.     

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.     

Durchbiegungen der Halbkreisringplatte

Zusammenfassung Unter Benutzung des Funktionenvorrats der Kirchhoffschen Plattentheorie wurde das Problem der außen frei aufliegenden und sonst freien, gleichmäßig belasteten Halbkreisringplatte behandelt. Dabei wurde erkannt, daß mit den verwendeten Funktionen die wahre Lösung des Problems nur approximiert werden kann. Die Näherungslösung wurde unter Zuhilfenahme zweier Lösungen für Kreisringplatten konstruiert; und zwar einmal mit der Lösung für die außen frei aufgelagerte und innen freie, gleichmäßig belastete Kreisringplatte und zum anderen mit den Greenschen Funktionen der außen frei aufgelagerten und innen freien Kreisringplatte. Die Punktlasten der Greenschen Funktionen wurden außerhalb des betrachteten Halbkreisringgebietes aufgebracht und ihre Größe so ermittelt, daß die Randbedingungen an den Teilfugen des Problems möglichst gut befriedigt werden.Auf diese Weise kann die maximale Durchbiegungszunahme auf Grund der Teilung einer Kreisringplatte abgeschätzt werden.     

Ein Randintegralgleichungsverfahren für temperaturmomentbeanspruchte Platten

Übersicht Es wird eine indirekte Randintegralgleichungsformulierung zur Behandlung des Biegungsproblems von Kirchhoffschen Platten mit konvexer, polygonaler Berandung unter beliebiger Temperaturbelastung vorgestellt. Dabei werden starr eingespannte, frei drehbar gelagerte und freie Ränder behandelt. Die polygonale Platte wird in einen rechteckigen Grundbereich eingebettet, wobei soweit wie möglich Übereinstimmung der Randbedingungen angestrebt wird. Unter Verwendung der Greenschen Matrix dieses Grundbereichs wird eine vektorielle Randintegralgleichung hergeleitet, welche nur mehr über einen Teil der tatsächlichen Berandung erstreckt werden muß. Auf diese Weise kann der Rechenaufwand bei der numerischen Lösung gering gehalten, aber die Genauigkeit gesteigert werden. Im Fall allseits frei drehbar gelagerter Platten gelingt weiters eine Reduktion zu einer skalaren Integralgleichung. Die Methode wird an Beispielen getestet, wobei Parallelogrammplatten mit verschiedenen Randbedingungen verwendet werden. Auf die Möglichkeit, das Verfahren zur Berechnung querbelasteter schubelastischer Platten vom Reissnerschen Typ mit Klemmschneidenlagerung heranzuziehen, wird in einem Anhang verwiesen.

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A boundary integral equation method for thermal bending of plates

Summary An indirect boundary integral equation method for the solution of bending of Kirchhoff-plates with arbitrary temperature loading and convex, polygonal planform is presented. Clamped, simply supported and free boundaries are considered. The polygonal plate is embedded in a rectangular domain, thereby applying coincidence of boundaries as far as possible. Using Green's matrix of this basic domain, a vectorial boundary integral equation is derived, which has to be defined on part of the actual boundary only. Thus, the computational effort in the numerical solution is decreased, while the accuracy increases. Reduction to a scalar integral equation in the case of simply supported plates is achieved. The method is tested in example problems by considering parallelogram plates under various boundary conditions. In an appendix it is shown, how to use the method for Reissnertype plates with simple support under pressure loading.

     

Die Berechnung statisch unbestimmter Tragwerke mit einseitigen Bindungen

Übersicht Im vorliegenden Aufsatz werden die statisch unbestimmten linearen Tragwerke behandelt, welche eine gewisse Anzahl von einseitigen Bindungen aufweisen. Diese Bindungen können nur in einer Richtung wirken und somit nur positive Spannungen aufnehmen. Die Berechnung erfolgt auf Grund des Satzes vom Minimum der Formänderungsarbeit, dessen Gültigkeit auch für den vorliegenden Fall bewiesen wird. Im Gegensatz zum normalen Fall der zweiseitigen Bindungen, in welchem das Minimum nur in Verbindung mit den in Form von Gleichungen geltenden Gleichgewichtsbedingungen bestimmt wird, treten hier zusätzlich nicht-Negativi-tätsbedingungen auf. Somit verwandelt sich die Minimumaufgabe in ein Problem der quadratischen Programmierung. Zur Lösung dieser Aufgabe wird das Theorem von Kühn und Tucker angewendet, welches zu den Lösungsbedingungen der statischen Aufgabe führt. Im weiteren werden dieselben Bedingungen auch direkt, wie die Grundgleichungen der klassischen Baustatik, auf Grund von reinen statischen Überlegungen hergeleitet. Aus diesen Überlegungen folgt der Äquivalenzsatz, welcher erlaubt, ohne Bezugnahme auf die Theorie der Programmierung, das Aufschreiben der Lösungsbedingungen, wie im normalen Fall des Tragwerkes mit ausschließlich zweiseitigen Bindungen.

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Summary This investigation deals with statically indeterminate linear structures incorporating a number of unilateral constraints i.e. constraints reacting only in a given unilateral sense. The analysis is based on the minimum strain energy theorem, the validity of which will be proved for the present problem. It is known that the minimum strain energy for structures incorporating bilateral constraints only, is determined with reference to the equilibrium conditions expressed in the form of equations. In the case of structures with, a certain number of lion-negative constraints the problem becomes one of quadratic programming. To proceed, we use the Kuhu-Tucker theorem which gives the conditions leading to the solution of the structural analysis problem. We then derive once again these conditions from a purely statical point of view. This leads to our theorem of equivalence by which we can determine the solution conditions without the use of quadratic programming for structures with unilateral constraints in the same way as with structures involving exclusively bilateral constraints.

     

Ein Beitrag zur Stabilitätstheorie der Wirbelstraßen unter Berücksichtigung endlicher und zeitlich wachsender Wirbelkerndurchmesser

Zusammenfassung Nach dem Bericht über die bekannten Arbeiten über die Stabilitäts-theorie der Wirbelstraßen wird die Vermutung ausgesprochen und begründet, daß der in den bisherigen Theorien nicht berücksichtigte endliche Wirbelkerndurchmesser und seine zeitliche Veränderung einen neuen Einblick in das Stabilitätsproblem der Wirbelstraßen verspricht.Es werden für die einreihige Wirbelstraße Bewegungsgleichungen aufgestellt, linearisiert und durch eine unendliche Reihe gelöst. Die Stabilitätsdiskussion zeigt die Instabilität der einreihigen Wirbelstraße in Übereinstimmung mit der experimentellen Erfahrung.Im Anschluß hieran werden die Bewegungsgleichungen für die beiden Typen der zweireihigen Wirbelstraße angegeben, linearisiert und für den Fall, daß nur ein Wirbel gestört wird, gelöst. Die Diskussion der Lösungen ergibt, daß für die Wirbelstraße mit auf Lücke stehenden Wirbeln für endliche Zeiten ein Stabilitätsgebiet existiert. Es werden spezielle stabile Lösungen angegeben. Für verschwindende Zähigkeit schrumpft das Stabilitätsgebiet auf eine Gerade zusammen, die die alte Stabilitätsbedingung nach Th. v. Kármán darstellt.Die Diskussion der Wirbelstraße mit gegenüberstehenden Wirbeln zeigt das überraschende Ergebnis, daß neben der Instabilität dieser Anordnung für kleine Zeiten bzw. für große Werte des Parameters k=h/l auch ein Stabilitätsbereich existiert, der jedoch nur durch Instabilitätsgebiete hindurch erreicht werden kann.Zum Schluß werden einige Bemerkungen über die Gültigkeit der Theorie und über die Möglichkeiten der experimentellen Verifizierung gemacht.Gekürzte Fassung einer von der Fakultät für Maschinenwesen an der Technischen Universität Berlin-Charlottenburg genehmigten Dissertation (Berichter: Prof. Dr.-Ing. R. Wille, Prof. Dr. phil. E. Mohr).     

Modeling and experimental analysis of an efficient absorber for air dehumidification

The performance of an air dehumidifier composed of a tube bank sprinkled with a LiCl/H₂O hygroscopic solution and cooled inside by water is studied under steady state conditions. An one-dimensional model simulating also the case of solution recirculation is presented together with the experimental procedure for the evaluation of the mass transfer coefficient for the apparatus. A series of tests on an experimental absorber validates the model. The behaviour of the apparatus together with a simplified parametric study are then presented for a full scale absorber with air and solution flowing both in countercurrent and in cocurrent. The external parameters controlling the apparatus performance are also defined.

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Mathematische Simulation und experimentelle Analysen eines leistungsfähigen Absorptionsgerätes für die Luftentfeuchtung

Zusammenfassung Es wird das Verhalten eines Luftentfeuchters bei Bedingungen stationären Zustandes studiert, bestehend aus einem versetzt angeordneten Rohrbündel mit einer hygroskopischen Lösung aus LiCl/H₂O und im Innern mit Wasser gekühlt. Es wird sowohl ein eindimensionales Modell vorgestellt, welches in der Lage ist, auch den Fall von Rezirkulation der Lösung zu simulieren, als auch ein experimentelles Verfahren für die Beurteilung des Koeffizienten des Stoffüberganges des Gerätes.Eine Serie von Prüfungen eines experimentellen Absorptionsgerätes bestätigen das Modell. Für den Fall eines Absorptionsgerätes in natürlichem Maßstab wird die Studie über das Verhalten des Gerätes zusammen mit einer vereinfachten Parameterisierung vorgestellt, sowohl für Luft und Lösung in Gegenals auch in Gleichstrom. Die äußeren Parameter, welche die Leistung des Gerätes kontrollieren, werden festgelegt.

     

The plane frictionless contact of two elastic bodies — the inclusion problem

Summary The mixed boundary value problem of the contact of two plane elastic bodies of arbitrary shape is solved for zero friction in their contact zone. It is reduced to a system of four singular integral equations referred to the contact zone and the remaining parts of the boundaries of the two bodies. The system is complemented by two more equations derived from the single-valuedness of the displacements along the contact boundaries. The solution of these equations yields the distribution of the contact stresses and the contact length. The method is applied to the symmetric case of an infinite elastic plate containing an oversized elastic inclusion, with and without axial forces applied to the plate at infinity. The evolution of contact relaxation and the progress of the gap between the inclusion and the plate is also given.

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Der ebene reibungslose Kontakt von zwei elastischen Körpern — Das Problem der Einlagerung

Übersicht Das gemischte Randwertproblem der Berührung zweier ebener elastischer Körper von beliebiger Form wird im Falle verschwindender Reibung in der Kontaktzone gelöst. Das Problem wird reduziert auf ein System von vier singulären Integralgleichungen, welche sich auf die Kontaktzone und die übrigen Ränder der zwei Körper beziehen. Das System wird mit zwei weiteren Gleichungen vervollständigt, welche von der Eindeutigkeit der Verschiebungen längs der berührenden Ränder hergeleitet werden. Die Lösung dieser Gleichungen gibt die Verteilung der Kontaktspannungen und die Kontaktlänge. Die Methode wird auf den symmetrischen Fall einer unendlichen elastischen Platte (mit und ohne axiale Kräfte auf den unendlich fernen Rändern), welche eine elastische Einlagerung mit Übermaß enthält, angewandt. Die Entwicklung der Kontaktauflösung und der Vorschrift der Lücke zwischen Einlagerung und Platte werden mit Hilfe der Lösung obiger Gleichungen angegeben.

     

Elastische Knickung gerader Stäbe von exponentiell veränderlichem Querschnitt unter dem Einfluß ihres Eigengewichtes

Zusammenfassung Ausgehend von der Differentialgleichung für die Ausbiegung eines geraden Stabes bei veränderlichem Druck und veränderlichem Querschnitt, wird eine Lösung bei exponentiell veränderlichem Querschnitt mit Hilfe von Whittakerschen Funktionen für den Fall angegeben, daß der Querschnitt ein reguläres Vieleck ist und die Druckkraft durch das Eigengewicht allein hervorgerufen wird. Die Knickbedingung wird bei freiem oberem und eingespanntem unterem Ende aufgestellt und für gewisse Werte des Parameters k der Whittakerschen Funktion ausgewertet. Es wird ferner die Lösung der Differentialgleichung für. exponentiell veränderlichen Querschnitt angegeben, wenn der Querschnitt ein Rechteck ist, dessen kürzere Seite unveränderlich bleibt. Diese Lösung ist durch Zylinderfunktionen von imaginären Argument und Parameter gegeben, weshalb die zugehörige Knickbedingung erst nach der Berechnung der in Frage kommenden Funktionen ausgewertet werden kann.Die theoretischen Ergebnisse werden auf die Berechnung der größten erreichbaren Höhe von Bäumen angewandt.     

A new torque and normal thrust measuring system for the Weissenberg rheogoniometer

Zusammenfassung Im Warren Spring Laboratory wurde ein neues Drehmoment-und Normaldruckmeßsystem entwickelt, das mit Ausnahme des R17 zu den meisten Modellen desWeissenberg-Rheogoniometers paßt. Ein einziges piezoelektrisches Kristallgerät ersetzt die luftgelagerte Torsionsaufhängung und somit die Notwendigkeit einer Preßluftzufuhr, und es ersetzt außerdem das mit Servoeinrichtung versehene Normaldruckmeßsystem.Bei gleichmäßiger Rotationsprüfung erfaßt das Gerät einen weiten Drehmoment- und Druckbereich. Ohne daß Torsionswellen, Normaldruckfedern und/oder Kegeldurchmesser ausgetauscht werden müssen, werden die gleichen Bereiche wie mit dem Standardsystem erreicht. Durch den Normaldruck verursachte etwaige Änderungen der Spaltweite sind dank der Natur dieses Gerätes praktisch bedeutungslos, und die mit Servoeinrichtung versehene Anordnung wird somit überflüssig. Damit entfallen die Schwierigkeiten durch Unempfindlichkeit und Ansprechverzögerung der Anordnung während des Einsatzes bei hochviskosen Materialien.Beim dynamischen Testen sind keine Korrekturen aufgrund der Eigenfrequenz des Gerätes erforderlich, da diese wesentlich höher als die obere Testfrequenz des Instrumentes ist. Im niedrigen Viskositätsbereich sind beim Standardmodell Korrekturen erforderlich. Dank der Torsionsstabilität der Oberplatte werden außerdem höhere Spannungen ermöglicht. Durch die Ansprechgeschwindigkeit des neuen Gerätes werden dynamische Normalkraftmessungen möglich.Es werden einige mit dem neuen und mit dem Standardsystem gewonnene vergleichende Daten einer Reihe von Materialien sowohl für gleichbleibende Rotations- als auch Oszillationstest angegeben.

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With 6 figures     

The die swell phenomenon

Summary A polymer melt or solution undergoes an increase in its cross-section when it is forced out of an orifice into air. The normal stress effects and elastic effects shown by these materials are frequently invoked to explain this die swell phenomenon. These explanations are here discussed and criticised. The analogous situation for a Newtonian jet is also discussed and the solution to a related problem of two-dimensional lowReynolds number flow is given.

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Zusammenfassung Kunststoffschmelzen oder -lösungen zeigen nach dem Austritt aus einer Mündung in Luft eine Aufweitung des Querschnitts. Häufig wird dieses Schwell-Phänomen als Folge von Normalspannungen und Elastizität erklärt. Erklärungen dieser Art werden hier kritisch untersucht.Ebenso wird der entsprechende Fall einer Newtonschen Düsenströmung diskutiert. Für das verwandte Problem einer zweidimensionalen Strömung bei niedrigerReynolds-Zahl wird die Lösung gegeben.

     

Complex method for the elliptical hole in an unsymmetric laminate

Summary Within the framework of linear-elastic classical laminated plate theory, the problem of an elliptical hole in an infinitely extended unsymmetric laminate is treated. For the underlying non-symmetric layup arbitrary bending extension coupling is admitted and is taken into account by means of a new complex potential approach. The corresponding analytical solution is given for the case of homogeneous in-plane and bending loading of the laminate. The derived solution describes all essential plate quantities in any vicinity of the elliptical hole and it reveals interesting features of the considered bending extension coupling.

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Komplexe Methode für das elliptische Loch in einem unsymmetrischen Laminat

Übersicht Im Rahmen der linear-elastischen klassischen Laminattheorie wird das Problem eines ellipsenförmigen Loches im unendlich ausgedehnten unsymmetrischen Laminat behandelt. Dabei wird ein nicht-symmetrischer Lagenaufbau mit beliebiger Biege-Dehn-Kopplung zugelassen und mittels einer neuen komplexen Methode für den Fall homogener Membranund Biegebelastung die entsprechende analytische Lösung hergeleitet. Die erstellte Lösung beschreibt alle wesentlichen Plattengrößen in einer beliebigen Umgebung des elliptischen Loches und zeigt interessante Eigenheiten der jeweiligen Biege-Dehn-Kopplung.

     

Stability boundaries for fluid-conveying pipes with flexible support under axial load

Summary The interaction of fluid velocity and axial load on the instability of a pipe is investigated. The downstream end of the pipe is free and the upstream end is pinned with a rotational spring. For an infinite spring stiffness, the system reduces to a cantilevered pipe. Flutter or divergence instability may occur, depending on the combination of velocity and load. Results are obtained by direct numerical solution of the governing equations. An approximate procedure based on a variational principle is also presented. The effects of the axial load, spring stiffness, and mass parameter are studied, and the results are compared to the standard case of a cantilevered pipe without axial load.

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Grenzen des stabilen Verhaltens eines flexibel gestützten, flüssigkeitsleitenden Rohres unter axialer Last

Übersicht Untersucht wird das Zusammenwirken der Strömung im Rohr und seiner axialen Belastung auf das Stabilitätsverhalten unter gegebenen Randbedingungen: das stromabwärtsgerichtete Rohrende ist frei von kinematischen Zwänge, das andere Ende wird mit einer Drehfeder festgehalten. Im Grenzfall einer unendlich steifen Feder entspricht dies einem fest eingespannten Rohr. In Abhängigkeit von der Kombination der Strömungsgeschwindigkeit und der Last kann entweder stabiles Flattern oder divergente Instabilität auftreten. Die Ergebnisse werden mittels direkter numerischer Verfahren aus den Systemgleichungen gewonnen. Sie werden verglichen mit einer Näherungslösung, welche auf einem Variationsprinzip basiert. Untersucht werden die Einflüsse der axialen Last, der Federsteifigkeit und der Massenverteilung, wobei die Ergebnisse mit der Lösung für ein fest eingespanntes Ausgu\rohr ohne axiale Last-wirkung verglichen werden.

     

Relaxations- und Normalspannungseffekte in der Quetschströmung

Zusammenfassung In dieser Arbeit werden die Effekte von Relaxation und Normalspannungsdifferenzen in der Quetschströmung zweier kreisrunder Scheiben theoretisch untersucht. Unter der Voraussetzung eines großen Verhältnisses des RadiusR zum AnfangsabstandH der Platten wird die Strömung als reine Scherströmung betrachtet. Nach der Einführung eines modellhaften Stoffgesetzes von Harnoy mit 4 Konstanten, das Relaxations- und Normalspannungseffekte getrennt beschreiben kann, wird das Problem mit Hilfe eines Störungsansatzes gelöst. Dabei werden zwei Spezialfälle behandelt: die Annäherung der Platten (a) mit konstanter Kraft und (b) mit konstanter Geschwindigkeit. Die Normalspannungsdifferenzen bewirken im Fall (a) eine schnellere Annäherung und im Fall (b) eine verringerte Tragfähigkeit der Platten gegenüber dem newtonschen Fall. Der Einfluß der Relaxation hängt von der Deformationsgeschichte der Teilchen ab. Im Fall (a) lassen sich die Platten nicht so schnell zusammenpressen, und im Fall (b) verringert sich die Tragfähigkeit der Platten. Die erzielte theoretische Lösung kann experimentelle Ergebnisse anderer Autoren unter bestimmten Voraussetzungen beschreiben.

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In the present paper the effects of stress relaxation and normal stress differences in the squeezing flow between parallel disks with radiusR and initial separationH are investigated theoretically. Provided that the ratioR/H is large, the flow can be considered to be a pure shear flow. The constitutive equation proposed by Harnoy enables a separate study of relaxation effects and normal stress effects.The problem is solved using a perturbation method. Two special cases are presented: (a) constant approach velocity of the disks and (b) constant load applied to the disks. The effect of normal stress differences is to decrease the load capacity in case (a) and to decrease the descent time in case (b). The effect of stress relaxation depends on the history of deformation, causing a reduced load capacity in case (a) and an increased descent time in case (b). The resulting theoretical solution enables the trend of experimental results obtained by other authors to be predicted.

     

Zeichnerische Auswertung von Resonanzkurven

Zusammenfassung Im ersten Teil der vorliegenden Arbeit wurde ein einfaches Schwingungssystem vektoriell untersucht. Es konnte gezeigt werden, daß der Amplitudenvektor dieses Systems unabhängig davon, ob die Erregerkraft eine Funktion der Erregerfrequenz ist, stets phasengleich mit dem zu derselben Frequenz gehörenden Nennervektor ist. Unter Benutzung dieser Tatsache gelang dann die Darstellung von Vektordiagrammen der Schwingungsamplitude und -Leistung. In dem Abschnitt über vektorielle Auswertung wurden diese Kurven zur Ermittlung der Konstanten des Schwingungssystems herangezogen. Hierbei konnte festgestellt werden, daß die Bestimmung der Dämpfungskonstante auf diese Weise wesentlich genauer erfolgen kann, als unter Verwendung von Amplituden und -Leistungskurven als Funktion der Frequenz.Im zweiten Teil wurde ein kraftgekoppeltes Schwingungssystem untersucht. Zunächst konnte gezeigt werden, wie unter Benutzung eines zeichnerischen Verfahrens aus den Systemkonstanten die Schwingungsamplituden und -Phasen gefunden werden. Mit Hilfe der hierbei gewonnenen Beziehungen gelang dann auch die Lösung der für die Durchführung der dynamischen Baugrunduntersuchung wichtigen Aufgabe, nämlich die Ermittlung des Konstanten aus den beim Versuch aufgemessenen Amplituden und -Phasenkurven. Der zweite Abschnitt erreicht dasselbe Ziel auf einem anderen Wege, und zwar durch Untersuchung der Hauptschwingungen eines Dreimassensystems nach der Knotenpunktmethode. Es wurde hier gezeigt, wie durch Anlegen von Tangenten an die Amplitudenkurve ebenso wie beim einfachen Schwingungssystem die Hauptschwingungen ermittelt werden und wie sich hieraus die gesuchten Konstanten ergeben.