Ein viskoelastisches Stoffmodell zur Simulation gummiartiger ...

6 Anwendung 37
Der maximale Zeitintegrationfehler liegt bei 3,44 Nm, was etwa 4% der Gesamtenergie
des System entspricht. Die maximale volumetrische Energie des Puffers hat die Größe
von 0,8 Nm, die maximale Volumenänderung beträgt 0,5%, das Deformationsverhalten
des Gummimaterials ist demnach annähernd inkompressible.
Die kinetische Energie des Kolbens beträgt nach dem Aufprallvorgang 26,3% der
Ausgangsenergie. Dies stimmt gut überein mit der vom Hersteller angegebenen
Rückprallelastizität von 24% überein. Der aus dem im Experiment gemessenen
Geschwindigkeiten abgeleitete Wert beträgt 18,4%. Die experimentellen
Geschwindigkeiten wurden aus einer Videoanalyse ermittelt, gewisse Abweichungen
sind dabei möglich, man kann somit von einer guten Übereinstimmung der
Energiewerte sprechen.
Der berechnete Einfederweg des Kolbens beträgt 4,8 mm. Im Experiment wurden 5,2
mm gemessen. Die Ergebnisse aus der Simulation werden durch die experimentellen
Ergebnisse bestätigt. Die Verwendung der aus den Materialkurven berechneten
Parametern liefert demnach gute Ergebnisse. Eine weitere Anpassung der Parameter
an Versuchsergebnisse ist möglich, aber nicht unbedingt notwendig.
Die maximale logarithmische Verzerrung beträgt 0,3 was äquivalent mit einer Streckung
von 1,3 ist. Die auftretenden Dehnungen liegen demnach innerhalb des Bereiches, für
den die elastischen Parameter angepaßt wurden. Die maximal auftretende Dehnrate
liegt bei 0,3 1/s.
Ausgehend von dem experimentell ermittelten Einfederweg und der im Kolben
verbleibenden kinetischen Energie wurden die Parameter des Potenansatzes mittels
einer Sensitivitätsanalyse angepaßt. In Tabelle 6.2 sind die verwendeten Parameter,
sowie die zugehörigen berechneten Werte aufgelistet.
ev
µ
[N/mm 2 ]
η
[-]
s
[-]
Einfederweg
[mm]
Verbleibende kinetische
Energie im Kolben [Nm]
10 0,052 4,06 6,49 25,2
100 0,052 4,06 6,09 9,9
10 0,52 4,06 6,04 34,9
100 0,52 4,06 5,25 4,5
10 0,052 2,03 5,89 43,3
100 0,052 2,03 4,50 4,0
10 0,52 2,03 5,82 62,0
100 0,52 2,03 3,30 21,2
50 0,052 2,03 4,76 8,2
20 0,052 2,03 5,34 24,0
25 0,052 2,03 5,17 18,4 (21,6%)
Tabelle 6.2: Anpassung der Parameter des Potenzansatzes mittels
Sensitivitätsanalyse
Um diese Parameter für andere Dehnraten zu bestätigen, wäre es sinnvoll mehrere
Versuche mit verschiedenen Aufprallgeschwindigkeiten durchzuführen und die
Parameter mittels Simulation zu kontrollieren und gegebenenfalls noch anzupassen.