A theory of rotating elasto-plastic shrink fits

Summary The paper gives a rigorous theory of rotating elasto-plastic shrink fits under the assumptions of infinitesimal strain, ideal plasticity and validity of Tresca's yield condition. The plastic strain increments are computed by the associated flow rule. Furthermore, it is assumed that the shaft remains purely elastic during the entire loading history. It is shown that, below a limit speed, the plastic deformation is governed by one side of the Tresca hexagon only. Beyond this speed, a second face of Tresca's hexagon becomes involved. In this case plastic prestrains accumulated below the limit speed have to be considered. For both speed regimes, solutions comprising stresses and radial displacement are obtained. Finally a numerical example is given.

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Eine Theorie rotierender elastisch-plastischer Preßverbände

übersicht Der Aufsatz gibt eine exakte Theorie des rotierenden elasto-plastischen Preßverbandes unter den Voraussetzungen infinitesimaler Verzerrungen, idealer Plastizität und der Gültigkeit der Trescaschen Fließbedingung. Die plastischen Dehnungsinkremente werden nach der zugeordneten Fließregel berechnet. Ferner wird vorausgesetzt, daß die Welle während der vollständigen Belastungsgeschichte rein elastisch bleibt. Es wird gezeigt, daß unterhalb einer Grenzdrehzahl die plastische Deformation von nur einer Seite des Trescaschen Sechsecks bestimmt wird. Oberhalb dieser Drehzahl wird eine zweite Seite des Trescaschen Sechsecks beteiligt. In diesem Fall müssen plastische Vordehnungen berücksichtigt werden, die unterhalb der Grenzdrehzahl entstanden. Für beide Drehzahlbereiche werden Lösungen abgeleitet, welche Spannungen und Radialverschiebung umfassen. Schließlich wird ein numerisches Beispiel angegeben.

     

Gradient dependent dilatancy and its implications in shear banding and liquefaction

Summary A gradient dependent dilatancy condition is assumed in order to capture the heterogeneous character of deformation in granular soils. This assumption is incorporated into the structure of classical deformation and flow theories of plasticity and its implications in two interesting examples of patterning instability, that is shear banding and liquefaction, are examined. Shear banding is considered within a modified gradient dependent deformation theory, while liquefaction is studied within a modified gradient dependent flow theory of plasticity. In both cases a deformation induced length scale is obtained near the instability, and this is identified with the thickness of the shear band or the spacing of the liquefying strips.

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Gradientenabhängige Dilatanzbeziehung und ihre Implikationen auf Scherfugenbildung und Verfestigung in Böden

Übersicht Lokale Inhomogenitäten bei der Verformung granularer Materialien sind hier mit Hilfe einer gradientenabhängigen Dilatanzbeziehung beschrieben. Diese Annahme ist in die Struktur einer klassischen Deformations- und Fließtheorie der Plastizität eingebaut, und die hiermit einhergehenden Konsequenzen werden anhand zweier interessanten Fälle der Musterbildung in Böden, nämlich Scherfugenbildung und Verflüssigung, studiert. Scherfugenbildung ist innerhalb einer modifizierten gradientenabhängigen Deformationstheorie untersucht, wogegen Bodenverflüssigung innerhalb einer modifizierten Fließtheorie analysiert wird. In beiden Fällen bekommt man in der Umgebung des Instabilitätszustandes einen deformationsinduzierten Längenmaßstab, der sich als Scherfugendicke oder als Abstand der verflüssigten Bodenstreifen manifestiert.

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Presented at the workshop on Limit Analysis and Bifurcation Theory, held and the University of Karlsruhe (FRG), Febr. 22–25, 1988     

Notes on plastic reloading zone in the asymptotic analysis of elastic-plastic crack extension

Summary The asymptotic structures of near-tip stress and deformation fields are studied for steady-state crack extension in elastic-plastic solids. The condition for the existence of a plastic reloading zone is formulated. If a plastic reloading zone is to exist in hardening materials, the effective stress must become unbounded as the crack flank is approached. It is shown explicitly in the case of mode III that solutions with logarithmic singularity produce negative plastic dissipation in the plastic reloading sector.

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Über die rückplastizierte Zone bei asymptotischen Lösungen der elastisch-plastischen Rißausbreitung

Übersicht Untersucht wird die asymptotische Form von rißspitzennahen Spannungs- und Verformungsfeldern bei der stationären Rißausbreitung in elastisch-plastischen Körpern. Die Bedingung für die Existenz einer rückplastizierten Zone wird formuliert. Wenn eine solche Zone bei verfestigendem Material vorhanden sein soll, muß die Vergleichsspannung bei Annäherung an die Rißflanke unendlich werden. Es wird gezeigt, daß bei Mode III die Lösungen mit logarithmischer Singularität negative Dissipation in der rückplastizierten Zone bedeuten würden.

     

Rheological behaviour of mixtures of rubber and crumb from scrap pneumatic tyres

Summary In continuation of earlier studies the flow behaviour of mixtures of rubber (SBR, EPDM) and crumb from scrap tyre treads was estimated at 120°C with the aid of a high-pressure capillary rheometer. The influence of the capillary dimension on the flow curves was studied. With narrow and short capillaries the flow behaviour proved to be independent of the filler concentration. At low shear rates a discrimination of the flow characteristics according to the filler loading was observed only with capillaries above a certain width and length. At high shear rates with such a capillary an inversion of the rating of the flow curves was found.

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Zusammenfassung In Fortsetzung früherer Arbeiten wurde das Fließverhalten von Mischungen aus Kautschuk (SBR, EPDM) und Gummimehl von Altreifenlaufflächen mit Hilfe eines Hochdruckkapillarviskosimeters bei 120°C ermittelt, wobei der Einfluß der Kapillardimensionen auf die Fließkurve untersucht wurde. Bei der Verwendung von engen und kurzen Kapillaren erwies sich das Fließverhalten als unabhängig von der Füllstoffkonzentration. Im Bereich niedriger Schergefälle wurde eine Abstufung der Fließkurven nach dem Füllstoffgehalt nur mit Kapillaren von ausreichender Länge und ausreichendem Durchmesser gefunden; mit einer solchen Kapillare wurden im Bereich hoher Schergefälle Anzeichen für eine Inversion der Fließkurven beobachtet.

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With 10 figures     

Einfluß der plastischen Kompressibilität und des Strength-Differential-Effektes auf das Fließverhalten von Sinter- und Polymerwerkstoffen

Zusammenfassung Für homogene isotrope Werkstoffe werden Stoffgleichungen und Versagensbedingungen unter besonderer Berücksichtigung der plastischen Kompressibilität und des S-D-Effektes aufgestellt.Es wird gezeigt, daß das Deformationsverhalten von Sinterwerkstoffen unter einachsiger Druckbeanspruchung und das Fließverhalten einiger Polymere hinreichend genau beschrieben werden kann.Zur Beschreibung anisotropen Werkstoffverhaltens wird eine Modifikation der isotropen druckabhängigen Fließbedingung diskutiert und mit Meßergebnissen polymerer Werkstoffe verglichen.

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Constitutive equations and failure conditions for homogeneous isotropic materials, which take into account the volume expansion and the Strength-Differential effect, are presented.It is shown that the deformation behaviour of sintered powder materials in uniaxial compression and the yield behaviour of some polymers can be described satisfactorily by using a special pressure dependent yield criterion.Finally a modification of this yield criterion is proposed for anisotropic polymers. Good agreement between theory and experimental observations is obtained.

Vortrag, gehalten auf der Jahrestagung der Deutschen Rheologischen Gesellschaft in Ulm vom 7.–10. März 1983.     

Post collapse behavior of square and rectangular tubes compressed symmetrically between two platens

Summary Square and rectangular slender sided tubes of aluminium and steel were laterally compressed between two rigid platens in an Instron machine. Their post collapse load-compression curves and histories of deformation are presented for typical specimens. An analysis is presented to compute the post collapse load-compression curves by assuming that stationary plastic hinges are formed at the middle and the ends of vertical arms and that the horizontal arms bend into convex inward continuous arcs. Results obtained from the analysis compare well with the experiments.

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Nach-Kollaps-Verhalten von quadratischen und rechteckigen Rohren, welche symmetrisch zwischen zwei Platten zusammengedrückt werden

Übersicht Schlanke, quadratische und rechteckige Rohre aus Aluminium und Stahl wurden zwischen zwei starren Platten in einer Instron-Maschine zusammengedrückt. Für einige typische Proben werden die Last-Verformungs-Kurven und das Deformationsverhalten nach dem Kollaps aufgezeichnet. Es wird ferner eine analytische Methode vorgestellt, welche es gestattet, die Nach-Kollaps-Kurven zu berechnen; sie basiert auf der Annahme plastischer Fließgelenke in der Mitte und an den Enden der Vertikalarme und auf der Voraussetzung, daß die Horizontalarme in konvexen Bogenstücken gebogen werden. Die theoretischen Ergebnisse stimmen gut mit den experimentellen Resultaten überein.

     

Wall effects in polymer flow on inclined plane

Summary It has been observed that polymeric fluids exhibit frequently anomalous wall effects in rate-dependent laminar flow. In this work, we propose a new technique to obtain quantitative effects of anomalies observed in the gravity flow of six aqueous polymeric solutions on inclined plane surfaces. Wall effects are determined from departures of the experimental flow rates from the theoretical predictions, assuming Ellis behaviour for the non-Newtonian fluids. In all cases, the experimental flow rates exceed the predicted values, by a factor of four in some cases. The deviations are interpreted in the light of the separation phenomenon, ascribable to the formation of a layer of dilute polymer solution at the wall. From determination of the viscosity of the wall, it is shown that the polymer concentration is from 10 to 56% less of that of the bulk fluid.

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Zusammenfassung Es ist beobachtet worden, daß Polymerflüssigkeiten bei schergeschwindigkeitsabhängigem laminarem Fließen häufig ein anormales Wandverhalten aufweisen. In dieser Untersuchung wird eine neue Methode vorgestellt, mittels derer an sechs wäßrigen Polymerlösungen die beim Abfließen an einer geneigten ebenen Fläche beobachteten Anomalien quantitativ erfaßt werden. Die Wandeffekte werden aus den Abweichungen der experimentellen Fließkurven von deren theoretisch vorausgesagten Verläufen bestimmt, wobei für die untersuchten nicht-newtonschen Flüssigkeiten ein Fließgesetz nachEllis vorausgesetzt wird. In allen Fällen übersteigen die gemessenen Fließgeschwindigkeiten die vorausgesagten Werte, und zwar in einigen Fällen bis zu einem Faktor vier. Die Abweichungen werden durch ein Trennphänomen, genauer: durch die Bildung einer Wandschicht mit verminderter Polymerkonzentration, erklärt. Aus der Bestimmung der Viskosität an der Wand wird abgeschätzt, daß die Polymerkonzentration hier zwischen 10 und 56% geringer ist als in der übrigen Flüssigkeit.

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With 13 figures and 2 tables     

Aufnahme von Fließkurven zur Beurteilung der Teigeigenschaften

Zusammenfassung Für die Beurteilung der rheologischen Charakteristika von Weizen- und Roggenteigen wird die Aufnahme von Fließkurven mit einem Rotationsviskosimeter mit koaxialen Zylindern vorgenommen. Die hierbei gewonnenen Daten — u.a. Fließgrenze, Fließindex, charakteristische Viskosität, adhäsives Verhalten — werden in Beziehung zum Verarbeitungswert der untersuchten Produkte gestellt.

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Summary Flow curves have been used for the estimation of rheological properties of wheat and rye doughs. A rotational viscosimeter with coaxial cylinders was applied for this purpose. The obtained data such as yield point, flow index, characteristic viscosity and adhesive behavior have been correlated to the processing quality of the products tested.

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Veröffentl.-Nr. 4397 der Bundesforschungsanstalt für Getreide- und Kartoffelverarbeitung in Detmold.

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Mit 7 Abbildungen und 2 Tabellen     

A contribution to the theory of the capillary viscometer

Summary A general arrangement of a capillary viscometer is examined with a non-steady flow of aNewtonian liquid. The flow is determined by a pressure dependent upon the time. The velocity is found as a function of the pressure gradient or the length coordinate and the time. The result can serve for the determination of the viscosity.Three illustrative examples are given.

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Zusammenfassung Der allgemeine Aufbau eines Kapillar-Viskosimeters wird an Hand des nichtstationären Fließens einer Newtonschen Flüssigkeit überprüft. Das Fließen wird durch einen zeitabhängigen Druck bestimmt. Die Geschwindigkeit ergibt sich danach als Funktion des Druckgradienten oder der Längen-Koordinate und der Zeit. Das Ergebnis kann zur Bestimmung der Viskosität dienen. Drei Beispiele dienen der Erläuterung.

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A yield criterion for perforated sheets

Summary A criterion of yielding for homogenized materials with an internal structure generated by perforation is developed using the stress and the mixed stress-perforation tensor invariants. For a square pattern of perforation an experimental homogenization procedure is used to determine components of the perforation tensor introduced. A yield condition for the studied materials is proposed and compared with experiments conceived and performed for the purpose.

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Übersicht Es wird ein Fließkriterium entwickelt für Materialien mit durch Perforation erzeugter innerer Struktur. Die Herleitung gründet sich auf gemischte Invarianten von Spannungs- und Perforationstensor. Für ein rechteckiges Perforationsmuster wird eine experimentelle Homogenisierung zur Ermittlung der Komponenten des Perforationstensors durchgeführt. Der vorgeschlagene Fließort wird mit experimentellen Ergebnissen verglichen.

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Dedicated to Prof. Th. Lehmann on the occasion of his 60th birthday     

Untersuchungen zur Anwendung des Rotationsverfahrens in der Rheometrie der flüssigen Metalle

Zusammenfassung In dieser Arbeit wird von Überlegungen und Modellversuchen berichtet, die zu einem scheibenförmigen Meßkörper für ein Rotationsviskosimeter führten, das in einer Versuchseinrichtung zur Bestimmung des Fließverhaltens und der Viskosität von Metallschmelzen verwendet wird. Auf Grund einer genauen mathematischen Beziehung für das Reibungsmoment der rotierenden Scheibe in der Flüssigkeit und einer zweckmäßigen Eichung des Viskosimeters kann die Auswertung der Messungen in Rheogrammen vorgenommen werden. Aus dem Rheogramm ist das Fließverhalten der Schmelze direkt zu ersehen und ihre Viskosität aus dem Verhältnis von Schubspannung zu Geschwindigkeitsgefälle einfach zu berechnen.

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Summary This paper reporsts on considerations and model experiments which have led to a disc-like measuring member for a rotation viscometer used in an experimental device for determining the flow properties and the viscosity of fused metals. Due to a precise mathematical relation for the friction torque of the rotating disc in the liquid and a suitable calibration of the viscometer, it is possible to evaluate the measurements in rheograms. The flow properties of the melt can be directly read from the rheogram, and its viscosity can be easily calculated from the ratio of the shear stress to the velocity gradient.

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Vorgetragen auf der Jahrestagung der Deutschen Rheologen in Berlin-Dahlem vom 20.–21. Mai 1968.     

Vergleichende Untersuchungen der Strömungsprofile und des Fließverhaltens Nicht-Newtonscher Flüssigkeiten im Rotationsviskosimeter

Übersicht Es wird die Verträglichkeit der aus drei verschiedenen Meßverfahren resultierenden Aussagen über das Fließverhalten Nicht-Newtonscher Flüssigkeiten im Couette-Spalt für die beiden Fälle untersucht, daß das Material entweder dem Ostwaldschen oder dem Prandtlschen Fließgesetz gehorcht. Für die benutzten Verfahren: 1. Ausmessung des Strömungsprofils, 2. Entspannungsmessung, und 3. Messung der Drehmomente bei konstanten Drehzahlen des Rührers, werden zweckmäßige, graphische Auswerteverfahren entwickelt, die bereits durch einen Formvergleich zwischen Meßkurven und Musterkurven eine Entscheidung zugunsten des einen oder anderen Fließgesetzes ermöglichen, wenn die Streuung der Meßdaten es zuläßt. Am Beispiel einer Tonsuspension wird gezeigt, daß eine Entscheidung über die Gültigkeit eines der beiden Ansätze jedoch auch bei größeren Streuungen der Versuchswerte gefällt werden kann, wenn man die aus den drei Verfahren resultierenden Ergebnisse auf ihre Verträglichkeit prüft.

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Summary The compatibility of the results of three different testing methods concerning the flow behaviour of Non-Newtonian liquids within the Couette-gap is examined for both cases, whether the material follows either Ostwald's or Prandtl's law of flowing. For the employed procedures: 1. Measuring of the flow profile, 2. Measuring of the torsion release, 3. Measuring of the torque of constant rotational speed of the stirrer, suitable graphical methods of valuation are developed, to decide in comparison with the form between measuring curves and master curves in favour of one flowing law or the other, provided that the scattering of test results permits it. At the example of a clay suspension it is shown that a decision concerning the validity of one of the two formulae can be given, if the results are being judged with respect to their compatibility.

     

Zur Viskosimetrie strukturviskoser Flüssigkeiten bei hohen Werten des Geschwindigkeitsgefälles

Zusammenfassung Viele technisch wichtige Flüssigkeiten, z. B. die Schmieröle, werden im Einsatz einem hohen Schergefälle unterworfen, während die für ihre Wirkung wichtige Viskosität bei einem wesentlich niedrigeren Schergefälle in den genormten Viskosimetern ermittelt wird. Da nicht immer mit Sicherheit Newtonsches Verhalten vorausgesetzt werden kann, besteht in diesen Fällen die Notwendigkeit, das Fließverhalten unter den der Praxis entsprechenden Bedingungen zu bestimmen.Nach allgemeinen Erörterungen über die Ermittlung und Darstellung des Fließverhaltens strukturviskoser Flüssigkeiten und der Fehlerquellen wird das Struktur-Viskosimeter nachH. Umstätter in einer weiterentwickelten Form als ein zur Untersuchung des Fließverhaltens bei hohen Schergefällen geeignetes Gerät beschrieben.Die mit strukturviskosen Ölen mit hochpolymeren Zusätzen erhaltenen Ergebnisse zeigen die bei den Messungen zu beachtenden Besonderheiten (Selbsterwärmung, Relaxation, Molekülabbau). Möglichkeiten zur Interpolation und Extrapolation der Ergebnisse werden angegeben und diskutiert.Nach einem Vortrag auf der gemeinsamen Tagung der Deutschen Rheologen-Vereinigung und der Deutschen Rheologischen Gesellschaft am 10./11. April 1961 in Bad Oeynhausen.     

An upper bound approach on yield surfaces of porous materials

Summary Triaxial deformation of a porous material is analyzed. A material model is proposed where the material consists of spherical cells each of which has a spherical pore in the center of the matrix. The velocity field in the matrix is assumed and the upper bound approach is attempted. The yield surfaces of the porous materials with various volume fractions of pores v _f are obtained as ellipsoids whose axes become smaller with increasing v _f.They coincide with the yield surfaces which have been proposed by the authors earlier.

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Ein Obere-Schranken-Ansatz für den Fließort von porösem Material

Übersicht Analysiert wird die dreiachsige Deformation eines porösen Werkstoffs, der durch kugelförmige Zellen mit sphärischen Löchern im Zentrum der Matrix modelliert wird. Für die Anwendung des Obere-Schranken-Satzes wird ein Geschwindigkeitsfeld in der Matrix angesetzt. Damit erhält man als Fließort von porösen Werkstoffen mit verschiedenen Porenvolumen-Anteilen v _fEllipsoide, deren Hauptachsen mit zunehmendem v _fkleiner werden. Sie stimmen mit den Fließorten, welche die Autoren schon früher halbexperimentell und halb-analytisch ermittelt haben, überein.

     

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.     

Finite element analysis of elastic-plastic plane stress problems based upon Tresca yield criterion

Summary A finite element technique for the elastic-plastic analysis of two dimensional structures subjected to conditions of plane stress and monotonically increasing loads is presented. The complete load deformation history as well as the propagation of the yield zones in the structure up to plastic collapse are studied. The material is assumed to be elastic-perfectly plastic and yielding is governed by Tresca yield condition. Plastic stress-strain relations for the sides and corners of Tresca yield condition are derived in terms of the components of the stresses and strains along a fixed reference coordinate system and the direction of the principal stress. The load is applied in small increments and the principal stress direction for each plastic element during a load increment is determined by an interpolation technique which leads to stresses that satisfy the yield condition. Numerical examples are given to illustrate the accuracy of the results obtained by the proposed method.

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Übersicht Es wird eine finite element-Methode vorgeschlagen zur Berechnung zweidimensionaler elastischplastischer Baukonstruktionen, die einem ebenen Spannungszustand mit monoton wachsender Last unterworfen sind. Das Belastungs-Verformungs-Verhalten und die Ausbreitung der Fließbereiche bis zum plastischen Zusammenbruch werden untersucht. Das Material soll der Fließbedingung von Tresca genügen. Spannungs-Verformungs-Berechnungen für die Ränder und Ecken des Tresca-Bereiches werden in Komponenten der Spannungen und Dehnungen längs der Achsriclitungen eines festen Bezugssystems und der Hauptspannungsrichtungen ausgedrückt. Die Belastung wird in kleinen Stufen aufgebracht, und die Hauptspannungsrichtungen werden für jedes plastische Teilchen während des Lastaufbringens durch Interpolation bestimmt. Die so erhaltenen Spannungen genügen der Fließbedingung. Durch numerische Beispiele wird die Genauigkeit des vorgeschlagenen Verfahrens demonstriert.

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On leave from Northwestern University, Evanston, Illinois     

Dynamic analysis of constrained elastic systems

Summary The dynamic behaviour of a vertical cantilever carrying a concentrated mass at the top, and elastically constrained atsome point is examined. Green's function of the associated unconstrained problem is developed, using which the differential equation of the constrained problem is transformedinto an integral equation. The latter has been shown to be a contractive mapping ensuring both existence and uniqueness of solution.

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Analyse der Dynamik einer elastischen Säule mit Feder-Fesselung

Übersicht Untersucht wird das dynamische Verhalten einer vertikalen Säule, die an der Spitze eine Einzelmasse trägt und in einer gewissen Höhe an eine Feder gefesselt ist. Die Greensche Funktion des assoziierten Problems ohne Fesselung wird entwickelt und mit ihr die Differentialgleichung des Systems mit Fesselung in eine Integralgleichung überführt. Für letztere wird gezeigt, daß sie eine kontrahierende Abbildung ist und daher die Existenz und Eindeutigkeit der Lösung gewährleistet ist.

     

Mixed convection boundary layer flow of a micropolar fluid on a horizontal plate with vectored mass transfer

A boundary layer analysis is presented to study the effects of vectored surface mass transfer and induced buoyancy streamwise pressure gradients on heat transfer to a horizontal plate placed in a micropolar fluid. Numerical solutions of the transformed boundary layer equations are obtained for different values of the mass transfer, buoyancy and material parameters. A discussion is provided for the effects of the vectored surface mass transfer and the buoyancy force on the friction factor and heat transfer rate.

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Grenzschichtströmung eines mikropolaren Fluids an einer horizontalen Platte mit gerichtetem Stoffaustausch bei Mischkonvektion

Zusammenfassung Es wird eine Grenzschichtuntersuchung vorgestellt, welche den Einfluß eines gerichteten Oberflächen-Stoffaustauschs sowie eines auftriebsinduzierten Druckgradienten auf den Wärmeübergang an einer horizontalen, in einer mikropolaren Flüssigkeit befindlichen Platte klären soll. Für verschiedene Größen des Stoffaustauschs, des Auftriebs und der Stoffparameter lassen sich numerische Lösungen der transformierten Grenzschichtgleichungen gewinnen. Der Einfluß des gerichteten Stoffaustauschs und der Auftriebskräfte auf den Widerstandsbeiwert und den übertragenen Wärmestrom wird diskutiert.

     

Fließverhalten plastisch kompressibler Werkstoffe

Zusammenfassung In dieser Arbeit wird über isotropes und anisotropes, plastisches Fließen kompressibler Werkstoffe allgemein und im Vergleich mit Meßergebnissen an Plastomeren berichtet. Ausgehend von einem plastischen Potential für Isotropie wird eine Fließbedingung formuliert, die einen isotropen Bauschinger-Effekt berücksichtigt und in Sonderfällen allein die Fließgrenzen aus Grundversuchen (Zug-, Druck- und/oder Schubversuch) zur Beschreibung des Werkstoffverhaltens benötigt. In Anwendungsbeispielen und im Vergleich mit Meßergebnissen werden Grundversuche mit überlagertem hydrostatischem Druck und der ebene Spannungszustand untersucht.Ein allgemeines plastisches Potential für Anisotropie führt nach Reduktion der Anisotropieparameter auf den Sonderfall einer orthotropen Fließbedingung mit Berücksichtigung des Bauschinger-Effekts in Normal-und Schubspannungen. Davon ausgehend wird die Orientierungsabhängigkeit von Zug- und Schubfließgrenzen berechnet und mit Meßwerten aus Kurzzeitzeitversuchen an Proben aus einachsig vorgereckten dünnen Scheiben aus PETP verglichen.Entsprechend der Theorie des plastischen Potentials wird die Kinetik bei Isotropie und Anisotropie behandelt. Dabei ergibt sich, daß Werkstoffe, die den angegebenen Potentialen entsprechen, außer plastischer Volumendilatation auch Dilatanz zeigen können. Neben der Herleitung der Vergleichsformänderungsgeschwindigkeit und der Anwendung auf den ebenen Spannungszustand wird die Orientierungsabhängigkeit von Verformungsbändern behandelt und mit den Meßwerten aus den Zugversuchen an PETP-Proben verglichen. Die gute Übereinstimmung zwischen Meßwerten und Rechenergebnissen zeigt, daß die in der Theorie des plastischen Potentials geforderte Verknüpfung von Fließbedingung und Stoffgleichungen für die untersuchte Werkstoffgruppe zutrifft und damit auch für Plastomere die Existenz eines plastischen Potentials angenommen werden kann.

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Summary This paper deals with the generalized plastomechanics and the flow behaviour of materials whose volume does not remain constant during plastic deformation. The usual assumption of plastic incompressibility is treated as a special case. In order to investigate the significance of an isotropic Bauschinger effect, a yield criterion is developed on the base of the plastic potential. The relations deduced are applied to polymers in the glassy state and compared with experimental data from tests in different stress fields. It is shown that the yield stress for this group of plastics is strongly dependent on the hydrostatic pressure.A restricted form of a general anisotropic yield criterion may be obtained by postulating the existence of three mutually orthogonal principal axes of anisotropy. This criterion implies that the uniaxial and shear yield stresses are not invariant with respect to sign (Bauschinger effect). The orientation dependence of tensile and shear yield stress for oriented polyethylene terephthalate sheet is calculated and compared with experimental data.The corresponding flow rule is commonly derived from the plastic potential, to give the plastic strain increments. Therefore the flow behaviour and, for example, the orientation dependence of plastic deformation bands in tension, can be deduced using only experimental stress data. The agreement between calculated and experimental results for polymers show that a plastic potential exists in which the yield criterion and strain rates are combined.

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Mit 14 Abbildungen und 1 Tabelle     

Elasto-plastic bending of an annular plate at large deflection

Summary The elasto-plastic bending of a simply supported annular plate with a free inner edge upon which an uniformly distributed lateral load acts is theoretically investigated, taking into account the influence of the membrane forces. A homogeneous and isotropic elasto-perfectly-plastic material satisfying the Mises' yield condition and the Hencky's stess-strain relation is assumed. The theoretical results are discussed and compared with experimental results obtained with a plate of mild steel; the relation between the real behavior of the actual material and the usual assumptions used in the analysis is emphazised. The theoretical result is also compared with the result of an analysis in which the membrane forces were neglected; in this manner the influence of these forces is shown.

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Übersicht Das elastisch-plastische Biegen einer einfach gelagerten Ringplatte wird theoretisch untersucht, wobei der Einfluß der Membrankräfte berücksichtigt wird. Der innere Rand der Platte ist frei gelagert und trägt eine stetig verteilte Querlast. Es wird ein homogenes, isotropes und ideal elastisch-plastisches Material vorausgesetzt, das der v. Misesschen Fließbedingung und dem Henkyschen Spannungs-Dehnungs-Gesetz genügt. Die Rechenergebnisse werden diskutiert und mit entsprechenden Versuchsergebnissen verglichen, wobei besonderen Wert auf die Beziehung zwischen dem wirklichen Materialverhalten und den üblicherweise in der Theorie verwendeten Annahmen gelegt wird. Die Ergebnisse werden außerdem mit entsprechenden Berechnungsergebnissen verglichen, bei denen die Membrankräfte vernachlässigt wurden, so daß der Einfluß dieser Kräfte deutlich wird.