Ein viskoelastisches Stoffmodell zur Simulation gummiartiger ...

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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.
6 Anwendung 38 Der Vorteil des Potenzansatzes gegenüber dem Linearansatz ist die Gültigkeit der ermittelten viskosen Parameter für einen größeren Dehnratenbereich. Die linearen Parameter müßten für eine Simulation mit einer anderen Kolbengeschwindigkeit erneut angepaßt werden. Diese Anpassung ist mit Hilfe der Materialkurven jedoch relativ einfach und zeitunaufwändig. Die Ermittlung der Parameter des Potenansatzes ist mit erheblich höheren Aufwand verbunden und erfordert umfassende Versuchsergebnisse.
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