The propagation of waves in impact-loaded spatial trusses

Summary The propagation of elastic and plastic waves in arbitrary spatial trusses under impact loading is considered in this paper. Particular attention is payed to the derivation of the equations which are needed to determine the distribution of the waves at the pins. Subsequently, the equations are written compactly as a matrix equation which is solved numerically. Various examples illustrate the method.

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Ausbreitung von Wellen in räumlichen Stabwerken unter Stoßbelastung

Übersicht In dieser Arbeit wird die Ausbreitung von elastischen und plastischen Wellen in beliebigen räumlichen Stabwerken unter Stoßbelastung behandelt. Dabei wird der Herleitung der Gleichungen, die zur Ermittlung der Wellenaufteilung an einem Knoten benötigt werden, besondere Aufmerksamkeit gewidmet. Die Gleichungen werden anschließend zu einem Matrizensystem zusammengefaßt, das numerisch gelöst wird. Beispiele illustrieren die Methode.

     

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.

     

Messung der Temperatur- und der Wärmeleitfähigkeit von Kohlendioxid im kritischen Gebiet mittels holographischer Interferometrie

Zusammenfassung Aus dem mittels holographischer Interferometrie sichtbar gemachten instationären Temperaturfeld unter einer horizontalen Heizplatte wurde die Temperatur- und die Wärmeleitfähigkeit von CO₂ bestimmt. Die Ergebnisse zeigten, daß die Wärmeleitfähigkeit bei kritischer Dichte ein ausgeprägtes Maximum hat, wobei die Übereinstimmung mit den mit einer konventionellen Plattenapparatur gewonnenen Meß-werten von Michels, Sengers and van der Gulik sehr gut ist. Bei der vorliegenden Arbeit kann jedoch wegen der optischen Meßmethode die Konvektion als häufig vermutete Ursache des Maximums mit absoluter Sicherheit ausgeschlossen werden.

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Measurement of the thermal diffusivity and conductivity of carbon dioxide in the critical region by means of holographic interferometry

The thermal diffusivity and conductivity of CO₂ have been evaluated from the transient temperature field under a horizontal heated plate, made visible by holographic interferometry. The results compare well with the measurements by Michels, Sengers and van der Gulik, obtained with a conventional parallel plate apparatus and show that the thermal conductivity has a pronounced maximum at the critical density. In the present work, however, convection, which has often been supposed to have caused the maximum, can be excluded as a result of the optical measuring method used.

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2. Teilauszug aus der vom Fachbereich für Maschinenwesen der Technischen Universität München zur Erlangung des akademischen Grades eines Doktor-Ingenieurs genehmigten Dissertation über Messung der Temperatur- und der Wärmeleitfähigkeit von Kohlendioxid im kritischen Gebiet mittels holographischer Interferometrie nach einem instationären Verfahren des Diplom-Ingenieurs Hans Becker. Berichterstatter Prof. Dr.-Ing. U. Grigull und Prof. Dr. rer. nat. D. Vortmeyer. Die Dissertation wurde am 10. Januar 1977 bei der Technischen Universität eingereicht und durch den Fachbereich für Maschinenwesen am 16.2.1977 angenommen. Tag der Promotion: 25.4.1977.     

Die Ausbreitung einer elastischen Kugelwelle in einem unendlichen Körper mit transversaler Isotropie

Übersicht In einem unendlichen elastischen Körper mit sphärisch transversaler Isotropie wird die Oberfläche einer um den Ursprung geschlagenen Hohlkugel mit konstantem Druck belastet. Die die Wellenausbreitung beschreibende Differentialgleichung wird der Laplace-Transformation unterworfen. Die Bildlösung baut sich aus modifizierten Besselfunktionen zweiter Art auf, deren Zeiger von den elastischen Konstanten abhängt. Ist die Formänderungsenergie des Körpers eine positiv definite quadratische Form, so gelten für die elastischen Konstanten einschränkende Ungleichungen. Sind diese erfüllt, so ist die Bildlösung in der positiven Halbebene und auf der imaginären Achse mit Ausnahme des Ursprungs regulär. Mit Hilfe des Umkehrintegrals der Laplace-Transformation kann die Lösung im Oberraum berechnet werden. Diese Lösung wird numerisch ausgewertet für spezielle Werte der elastischen Konstanten.

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Summary In an infinite elastic body possessing spherical transversal isotropy the surface of a sphere around the origin is subjected to constant pressure. Laplace's transformation is applied to the equation for the radial displacements. The solution in the subdomain is constructed with aid of modified Bessel functions of the second kind, the order of which depends on the elastic stiffnesses. If the strain energy is positive definite, the elastic stiffnesses are submitted to certain inequalities. Therefore the solution in the subdomain possesses no singularities in the positive half of the complex domain and on the imaginary axis with exception of the origin. By use of the inversion theorem of Laplace's transformation the solution in the time domain is derived. For a special choice of the elastic stiffnesses numerial results are given.

     

Untersuchungen über turbulente Strömungen in nicht kreisförmigen Rohren

Zusammenfassung Die Aufgabe der vorliegenden Arbeit war, die Sekundärbewegungen in Rohren mit nichtkreisförmigem Querschnitt auf Grund systematischer Versuche zu klären. Zu diesem Zweck wurden turbulente Strömungen in solchen Rohren untersucht, und zwar in Rohren 1. von dreieckigem Querschnitt: a) gleichseitig, b) gleichschenklig-rechtwinklig und c) ungleichschenklig-rechtwinklig, 2. von trapezförmigem Querschnitt und 3. von kreisförmigem Querschnitt: a) mit einer Nute und b) mit zwei Nuten. Die Arbeit zerfällt in zwei Teile: Im ersten Teil sind die Geschwindigkeitsverteilungen gemessen und in Form von Isotachen dargestellt worden. Die Isotachenpläne zeigen ganz deutlich, daß in den Ecken der Rohrquerschnitte die Flüssigkeit einströmt, sich dort in zwei Teile teilt und zurückkehrt. So entstehen Wirbel in den Querschnittsecken. Ferner ist nachgewiesen, daß die Geschwindigkeit längs der Winkelhalbierenden mit der 5/7-ten Potenz des Abstandes von der Winkelspitze wächst. Aus den Geschwindigkeitsverteilungen und dem Druckgefälle ist die Schubspannungsverteilung an der Wand über den Umfang des Rohrquerschnittes errechnet und graphisch dargestellt. Auch der Widerstandskoeffizient für alle Rohre ist bestimmt worden.Der zweite Teil der Arbeit beschäftigt sich mit photographischen Methoden, um die Sekundärbewegungen in nichtkreisförmigen Rohren nachzuweisen. Zu diesem Zweck wurden von der turbulenten Ausbreitung von stromaufwärts eingeführter Milch im dreieckigen und kreisförmigen Rohre Photographien hergestellt, die durch Ausmessen der Helligkeiten zur Herstellung der Isophoten dienten. Die Isophoten zeigen ganz deutlich, daß im dreieckigen Rohr die Sekundärbewegungen vorhanden sind, während im kreisförmigen Rohr keine auftreten. In diesem zeigt sich dagegen die schnellere Ausbreitung parallel den Isotachen als senkrecht dazu.     

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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Theoretical model studies of wave transmission in semicircular canal ducts

Summary Some aspects of the dynamic behavior of semicircular canal ducts are examined by analyzing the wave transmission characteristics of an elastic fluid-filled toroidal shell which is suspended in a rigid fluid-filled toroidal channel. The fluids contained in the elastic and in the rigid channel are considered incompressible and inviscid. Linear equations of motion are derived which interrelate approximately the inertia, elastic and hydrodynamic forces in the system. If we disregard a possible twisting of the elastic torus and bending perpendicular to the plane of the canals, the system is shown to transmit three basic types of waves. The corresponding dispersion curves and mode shapes are computed for a representative set of parameter values and are compared with experimental data obtained from a laboratory model. Certain findings of this investigation are expected to be relevant to a study of the pulse wave in the aortic arch.

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Übersicht Es werden einige Aspekte des dynamischen Verhaltens von halbkreisförmigen Kanälen (Bogengänge) an Hand einer Analyse der charakteristischen Eigenschaften von Wellen untersucht. Die Kanäle befinden sich in einer elastischen, mit Flüssigkeit gefüllten, torusförmigen Schale, die in einem starren, mit Flüssigkeit gefüllten, torusförmigen Kanal schwebt. Die Flüssigkeiten im elastischen und starren Kanal werden als inkompressibel und reibungsfrei vorausgesetzt. Lineare Bewegungsdifferentialgleichungen werden abgeleitet, die näherungsweise die Trägheitskräfte mit den elastischen und hydrodynamischen Kräften des Systems in Beziehung bringen. Wenn man eine mögliche Verdrehung des Querschnittes und eine Ausbiegung senkrecht zur Bogengangebene außer acht läßt, dann können im System drei verschiedene Wellentypen auftreten. Die zugehörigen Dispersionskurven und Wellenformen werden für bestimmte Parameterwerte berechnet und mit Messungen an einem Laboratoriumsmodell verglichen. Gewisse Resultate dieser Untersuchung dürften für das Studium der Pulswelle im Aortenbogen von Bedeutung sein.

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Dedicated to Professor Dr. H. Ziegler on the occasion of his 60th birthday.     

Dynamic fracture of imperfectly bonded lap joints

Summary Dynamic photoelasticity in conjunction with linear elastic fracture mechanics was utilized to study the dynamic behavior of imperfectly bonded single lap joints. Transient phenomena of propagation, reflection and diffraction of explosively generated plane elastic stress field disturbances about the tips of a crack located at the interface between the two adherends are investigated in detail. Fracture mechanics aspects of dynamic initiation under stress wave loading in similar and dissimilar lap joints are discussed.

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Dynamisches Verhalten von imperfekt geklebten, einfach überlappten Klebeverbindungen

Übersicht Das dynamische Verhalten von imperfekt geklebten einfach-überlappten Klebeverbindungen wird mit Hilfe der dynamischen Spannungsoptik im Rahmen der linear-elastischen Bruchmechanik untersucht. Die zeitlich schnell veränderlichen Vorgänge bei der Ausbreitung, Reflexion, Brechung und Beugung von explosiv erzeugten ebenen elastischen Störungen des Spannungsfeldes um die Rißspitze einer an der Trennfläche zweier (verschiedener) Materialien liegenden rißähnlichen Klebeimperfektion werden im Detail behandelt. Bruchmechanische Aspekte der dynamischen Rißinitiation an Klebefehlern unter Spannungs-wellenbelastung in monolithischen und kompositen Lappverbindungen werden diskutiert.

     

Stabilität elastischer Tragwerke mit nichtlinearem Verformungsverhalten bei instationären Einwirkungen

Summary A method is suggested which simplifies the investigations to the safety of buckling structures under time depending actions. The static analysis of the structure is used in order to fix the critical deformation state and hence the critical strain energy. Representing the deformation behaviour and the loading by some energetic measures an approximation for the development of the motion during the loading may be computed with less effort by using Galerkin's procedure. Representing the effect of the external actions by the energy which is induced to the structure during the loading the proof of the stability may be given by comparing this external energy to the critical strain energy.

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Stabilität elastischer Tragwerke mit nichtlinearem Verformungsverhalten bei instationären Einwirkungen

Übersicht Die zum Stabilitätsverlust von dünnen Flächentragwerken führenden Beulphänomene werden für zeitabhängige Einwirkungen an einfachen Tragwerken erläutert. Für die Untersuchung der Stabilität bei zeitabhängigen Einwirkungen wird ein Verfahren vorgestellt, das auf der Basis einer statischen Analyse skalare Energiemaße definiert, die eine zuverlässige Beurteilung der Stabilität zulassen. Die Berücksichtigung des zeitlichen Ablaufs der Verformungen infolge der vorhandenen instationären Einwirkungen erfolgt nur für wenige für den Stabilitätsverlust maßgebende Bewegungsformen. Die Trennung von räumlicher und zeitlicher Diskretisierung ermöglicht eine effektive Untersuchung beulgefährdeter Tragwerke ohne die numerisch aufwendige Integration der nichtlinearen Bewegungsgleichungen.

     

Forced convection heat transfer to an elastic fluid of constant viscosity flowing through a channel filled with a Brinkman-Darcy porous medium

An analysis is presented of fully developed flow and heat transfer in a channel confined by two parallel walls subjected to uniform heat flux in a highly porous medium saturated with an elastic fluid of constant viscosity. The Brinkman-extended Darcy model is used for studying the effect of the boundary viscous frictional drag on the heat transfer characteristics. The approximate integral method is employed to obtain a solution.

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Wärmeübergang bei Zwangskonvektion an ein elastisches Fluid konstanter Zähigkeit, das durch einen, von einem porösem Medium mit Brinkman-Darcy Charakteristik ausgefüllten Kanal fließt

Zusammenfassung Die Untersuchung bezieht sich auf die voll ausgebildete Strömung und den Wärmeübergang in einem von zwei parallelen Wänden begrenzten Kanal bei konstantem Wärmefluß am Rande. Der Kanalraum wird von einem hochporösem Medium ausgefüllt, das mit einem elastischen Fluid konstanter Zähigkeit getränkt ist. Der Einfluß des Reibungswiderstandes an den Kanalgrenzen auf das Wärmeübertragungsverhalten wird mit Hilfe des von Brinkman erweiterten Darcy-Transportgesetzes ermittelt. Die Lösung erfolgte unter Anwendung eines näherungsweisen gültigen Integralverfahrens.

     

Stress wave propagation in an elastic/viscoplastic half-space containing a spherical cavity

Summary The governing equations of the dynamic problems in an elastic/viscoplastic three-dimensional medium containing spherical cavities are formulated by means of bipolar coordinates introducing a generalized strain rate tensor. As numerical examples, the stress wave propagation in an elastic/viscoplastic half-space containing a spherical cavity is analyzed by the method of direct integration of the basic equations of the problem, when an axisymmetric dynamic load is applied to the plane boundary by impact of a projectile with the boundary. Stress distributions on the boundary of the spherical cavity and the plastic wave front in the semi-infinite body are shown for successive times. It is also illustrated that, when a dynamic load is applied on a small area in the plane boundary, the tensile stress arises at the upper portions of the cavity.

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Wellenausbreitung in einem elastisch-viskoplastischen Halbraum mit sphärischem Hohlraum

Übersicht Die Grundgleichungen für das dynamische Verhalten in einem elastischen/viskoplastischen dreidimensionalen Medium mit sphärischen Hohlräumen wurde in einem bipolaren Koordinatensystem durch einen verallgemeinerten Dehnungsgeschwindigkeitstensor dargestellt. Als ein numerisches Beispiel ist die Ausbreitung der Spannungswelle mit der direkten Integrationsmethode numerisch analysiert worden. Dabei wirkte eine axial-symmetrische dynamische Belastung auf eine ebene Grenzfläche ein, wie sie beispielsweise durch den Aufprall eines Geschosses auf einer ebenen Grenzfläche leicht hervorgerufen werden kann. Als Ergebnisse sind die Spannungsverteilungen am sphärischen Hohlraumrand und die plastische Wellenfront im Halbraum zu verschiedenen Zeiten dargestellt. Es wird ebenfalls gezeigt, daß eine dynamische Belastung, die auf ein kleines Gebiet der ebenen Grenzfläche einwirkt, Zugspannungen am oberen Teil des sphärischen Hohlraumrandes hervorruft.

     

Numerical solutions of some unsteady laminar flows of viscoelastic fluids in concentric annuli with axially moving boundaries

Summary The numerical solution of the steady and nonsteady laminar, isothermal flow of the 6-constant Oldroyd fluid in concentric annuli with axially moving boundaries, is given. The steady flow problem involves the solution of a non-linear ordinary differential equation. In the non-steady flow problem, a modified finite difference method, given byTownsend, is used. It is shown that the steady flow solution obtained directly and the solution obtained from the start-up flow problem agree with each other, thus showing the validity of the finite difference method. In various flow situations, start-up flow, flow decay, decay of a disturbance in the pressure, the effect of superimposed oscillations in the pressure gradient and in the axial velocity of the boundaries on the mean state of flow, are illustrated.

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Zusammenfassung Es werden numerische Lösungen der stationären und instationären laminaren, isothermen Strömung einer Oldroyd-Flüssigkeit mit sechs Konstanten in konzentrischen Ringspalten mit axial bewegten Wänden angegeben. Das stationäre Strömungsproblem erfordert die Lösung einer nichtlinearen gewöhnlichen Differentialgleichung. Beim instationären Problem wird in Anlehnung anTownsend eine modifizierte Finite-Differenzen-Methode angewandt. Es wird gezeigt, daß die direkt erhaltenen Lösungen des stationären Problems mit den numerisch erhaltenen Lösungen des instationären Problems übereinstimmen, wodurch die Anwendbarkeit dieser Methode nachgewiesen ist. Für verschiedene Strömungssituationen wie Anlauf- und Abklingströmung, Abklingen nach einer Druckströmung sowie der Einwirkung von überlagerten Schwingungen im Druckgradienten und in der Axialbewegung der Wände auf den mittleren Strömungszustand werden die resultierenden Ergebnisse veranschaulicht.

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With 15 figures     

Entwicklung von Meßverfahren zur Bestimmung thermophysikalischer Stoffkennwerte unter Verwendung analytischer Lösungen der instationären Wärmeleitungsgleichung

Zuammenfasung Ausgehend von analytischen Lösungen der instationären Wärmeleitungsgleichung für homogene Platten werden Meßverfahren zur komplexen Bestimmung thermophysikalischer Stoffkennwerte vorgestellt. Die Verfahren gehen von nichtthermostatierten, natürlichen Randbedingungen und ein- bzw. mehrdimensionalem Wärmetransport durch die Platten aus. Die Platten werden durch thermische Signale (lineare, exponentielle oder sprungförmige Randsteuerung) in einen instationären Zustand gebracht. Durch Messung der zeitlichen Änderung der Oberflächentemperatur oder der Wärmestromdichte lassen sich die Wärmeleitfähigkeit und die Temperaturleitfähigkeit ermitteln.

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Development of measuring techniques for determination of thermophysical properties based on analytic solutions of the heat transfer equation

Basing on analytical solutions of transient heat flow through homogeneous slabs methods are deduced enabling measurement of thermophysical properties. Methods of measuring are based on natural boundary conditions and one- or multidimensional heat flow through the plates. By means of applying thermal signals (linear, exponential or constant boundary controls) samples are made to represent transient behavior. By measuring time-depending responses of surface temperature or heat flow, thermal conductivity as well as thermal diffusivity can be obtained.

     

Effect of shear on stability and nonlinear behavior of a rotating rod

Summary The nonlinear equations describing in-plane deformation of a rotating elastic rod, taking into account shear effect, are derived. It is shown that the critical rotation speed is determined from the linearized equation. The nonlinear equilibrium equations are solved numerically and the effect of shear on maximal deflection is studied.

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Der Einfluß der Schubspannungen auf die Stabilität und das nichtlineare Verhalten einer rotierenden Welle

Übersicht Die nichtlinearen Differentialgleichungen für die ebene Verformung einer rotierenden elastischen Welle mit Schubspannungseinfluß auf die Biegelinie wird hergeleitet. Wir zeigen, daß die kritische Rotationsgeschwindigkeit aus den linearen Gleichgewichtsbedingungen folgt. Die nichtlinearen Gleichungen werden numerisch gelöst und der Schubspannungseinfluß auf die Durchbiegung wird untersucht.

     

Second-order boundary-layer effects for the unsteady laminar incompressible three-dimensional stagnation-point flow

All the second-order boundary-layer effects on the unsteady laminar incompressible flow at the stagnation-point of a three-dimensional body for both nodal and saddle point regions have been studied. It has been assumed that the free-stream velocity, wall temperature and mass transfer vary arbitrarily with time. The effect of the Prandtl number has been taken into account. The partial differential equations governing the flow have been derived for the first time and then solved numerically unsteady free-stream velocity distributions, the nature of the using an implicit finite-difference scheme. It is found that the stagnation point and the mass transfer strongly affect the skin friction and heat transfer whereas the effects of the Prandtl number and the variation of the wall temperature with time are only on the heat transfer. The skin friction due to the combined effects of first- and second-order boundary layers is less than the skin friction due to, the first-order boundary layers whereas the heat transfer has the opposite behaviour. Suction increases the skin friction and heat transfer but injection does the opposite.

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Grenzschichteffekte zweiter Ordnung für laminare inkompressible dreidimensionale Staupunktströmung

Zusammenfassung Es wurden Grenzschichteffekte zweiter Ordnung bei instationärer laminarer inkompressibler Strömung am Staupunkt eines dreidimensionalen Körpers, sowohl für knotenartige als auch für sattelförmige Bereiche studiert. Dabei wurde angenommen, daß die Freistrahlgeschwindigkeit, die Wandtemperatur und der Stoffübergang beliebig mit der Zeit variieren. Der Einfluß Prandtlzahl wurde mit in Betracht gezogen. Die partiellen Differentialgleichungen welche die Strömung beschreiben, wurden zum ersten Mal abgeleitet und dann numerisch gelöst, wobei ein implizites finites Differenzverfahren verwendet wurde.Es wurde gefunden, daß die Verteilung der instationären Freistrahlgeschwindigkeit die Natur des Staupunktes und der Stofftransport die Wandreibung und den Wärmeübergang stark beeinflussen, während die Prandtl-Zahl und zeitlich veränderliche Wandtemperaturen sich nur auf den Wärmeübergang auswirken. Die Wandreibung infolge der kombinierten Einflüsse von Grenzschichten erster und zweiter Ordnung ist kleiner als diejenige infolge der Grenzschichten erster Ordnung, während der Wärmetransport umgekehrtes Verhalten zeigt. Eine Absaugung erhöht die Wandreibung und den Wärmeübergang Zublasen hat umgekehrte Wirkung.

     

Three dimensional thermoelastic analysis of a semi infinite solid with arbitrary heat supply

Summary This paper is devoted to the determination of the three dimensional steady state temperature, strains and stresses in a semi infinite elastic medium bounded by a plane, exposed to an arbitrary heat supply. The problem is treated within the classical theory, based on the Fourier equation and Hooke's law. A general analytical solution is obtained in the form of double integrals (by means of Fourier transform method) and it is shown that the stress field is plane and parallel to the boundary. The particular solution corresponding to axisymmetrical surface heat flux is deduced; results are found for different situations and briefly discussed with the aid of some graphs.

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Dreidimensionale thermoelastische Untersuchung eines elastischen Halbraums mit beliebiger Wärmezufuhr

Übersicht Es werden stationäre Temperatur, Verzerrungen und Spannungen in einem elastischen Halbraum ermittelt, der einer beliebigen Wärmezufuhr unterworfen ist. Der Untersuchung liegt die klassische Theorie (Fourier Gleichung, Hookesches Gesetz) zugrunde. Eine allgemeine analytische Lösung wird mit Hilfe der Fourier-Transformation in Form von Doppelintegralen erhalten. Dabei wird gezeigt, daß das Spannungsfeld eben und parallel zum Rand ist. Die Lösung für den Sonderfall eines axialsymmetrischen Wärmestroms an der Oberfläche wird hergeleitet und diskutiert.

     

Spannungen im thermisch gefügten elastisch-plastischen Querpreßverband mit elastischer Entlastung

übersicht Es werden die Vorgänge während der Abkühlung eines thermisch gefügten Querpreßverbandes von zwei Kreisringscheiben aus dem gleichen Material mit linearer Verfestigung im plastischen Bereich betrachtet. Bei überschreitung eines kritischen übermaßes tritt zu Fügebeginn Plastizierung mit gleichzeitig einsetzender Entlastung in einem der beiden Ringe auf. Die instationäre Spannungsverteilung und der zeitliche Verlauf der elastisch-plastischen Grenzradien werden untersucht und durch numerische Ergebnisse illustriert.

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Nonsteady stresses in a thermally assembled elastic-plastic shrink fit with elastic unloading

Summary Subject of the investigation are the nonsteady stresses in a shrink fit consisting of two elastic-plastic rings with linear strain-hardening after thermal assemblage. If the interference exceeds a critical value, a plastic zone and an unloaded zone spread, outgoing from the interface, into the inner ring from the very beginning of the assemblage process. The stress distribution is discussed and illustrated by numerical results.

     

Stress overshoot: Real and apparent

Summary We give theoretical and experimental consideration to the stress overshoot phenomenon and attempt to distinguish between (apparent) overshoot arising frominstrument effects and (real) overshoot which can be regarded as a property of the material.The experiments are performed on a Weissenberg Rheogoniometer and particular attention is paid to the effect of the natural frequency of the torquemeasuring system and also to edge effects.The experimental results for Newtonian liquids are found to be in excellent quantitative agreement with the theoretical predictions. In the case of elastic liquids, the experimental results are in qualitative agreement with the predictions for a simple elastico-viscous model. We do not find any significant evidence of aberrations due to edge effects.It is concluded that although stress overshoot can be significantly affected by instrument factors, it is nevertheless a true material property.

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Zusammenfassung Es wird das Phänomen des Überschießens der Spannung (beim Spannversuch) theoretisch und experimentell untersucht mit dem Ziel, zwischen einem (scheinbaren) Überschießen infolge instrumenteller Gegebenheiten und einem (wirklichen) Überschießen infolge von Stoffeigenschaften zu unterscheiden.Die Experimente werden mit einem Weissenberg-Rheogoniometer ausgeführt, und es wird dem Einfluß der Eigenfrequenz des Drehmoment-Meßsystems sowie den Randeffekten besondere Aufmerksamkeit geschenkt.Die experimentellen Ergebnisse für newtonsche Flüssigkeiten zeigen eine ausgezeichnete Übereinstimmung mit den theoretischen Voraussagen. Im Falle der elastischen Flüssigkeiten sind die experimentellen Ergebnisse in qualitativer Übereinstimmung mit den Voraussagen für eine einfache viskoelastische Modellflüssigkeit. Es werden keine signifikanten Abweichungen infolge von Randeffekten gefunden.Man kommt zu dem Schluß, daß es sich trotz der Möglichkeit einer deutlichen Beeinflussung durch instrumentelle Faktoren beim Überschießen der Spannung dennoch primär um die Auswirkung einer Stoffeigenschaft handelt.

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With 12 figures     

Instability of a rotating disk with a support under the action of a static in-plane load

Summary Vibrations of a rotating disk with a clamped inner circle, a free outer periphery and an elastic support at one point are analyzed under the action of a static in-plane load. A solution of the equation of motion is described in form of series by orthogonal eigenfunctions of a non-rotating disk with the same boundary conditions. Relations between natural frequencies and angular velocity and then those between regions of instability of vibrations and the magnitude of static load are shown.

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Instabilität einer drehenden Scheibe mit einer Stütze unter der Wirkung einer ebenen statischen Belastung

Übersicht Schwingungen einer drehenden Scheibe mit einem befestigten inneren Umfang, einem freien äußeren Umfang und einer elastischen Stütze in einem Punkt werden unter der Wirkung einer ebenen statischen Belastung analysiert. Eine Lösung der Bewegungsgleichung wird in der Form von Reihen mit orthogonalen Eigenfunktionen einer nicht drehenden Scheibe mit den gleichen Randbedingungen beschrieben. Beziehungen zwischen Eigenfrequenzen und der Drehgeschwindigkeit sowie zwischen instabilen Bereichen und der Größe der statischen Belastung werden gezeigt.

     

Exact solutions for stress analysis of transversely isotropic elastic layers

Summary The general equations for the elastic analysis of transversely isotropic materials are written in a form which allows derivatives in the thickness direction for all orders to be conveniently calculated. The displacements and stresses are expanded in Taylor series of a form suitable for deriving exact solutions for thick elastic layers with stress-free surfaces. This extends the work of Rao and Das for isotropic materials to the transversely isotropic case. A class of exact solutions are used to obtain results for stress concentration factors due to circular holes in layers.

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Exakte Lösungen der Spannungsberechnung von transversal-isotropen elastischen Schichten

Übersicht Die Grundgleichungen der Elastizität von transversal-isotropen Stoffen werden auf eine für die Berechnung beliebig hoher Ableitungen in eine Dickenrichtung zweckmäßige Form gebracht. Die Verschiebungen und Spannungen werden in für exakte Lösungen dicker Schichten mit spannungsfreien Laibungen geeignete Taylor-Reihen entwickelt. Dies ist eine Weiterführung der Arbeiten von Rao und Das für den isotropen Fall auf den transversal-isotropen Fall. Eine Klasse exakter Lösungen wird benutzt, um die Spannungskonzentrationsfaktoren gelochter Schichten zu bestimmen.