Dehnungen und Spannungen in der Oberfläche gedrückter PMMA-Kugeln

Zusammenfassung

Die Hauptspannungen in der Oberfläche einer beidseitig gedrückten Kugel können für viskoelastisches Materialverhalten zwar nicht berechnet, aber aus Dehnungsmessungen bestimmt werden. Dazu wurden PMMA-Kugeln mit Dehnungsmeßstreifen bestückt und aus den Meßergebnissen mit der Theorie der linearen Viskoelastizität die Hauptspannungen berechnet. Im Gegensatz zum elastischen Fall wirken in der Nähe der Kontaktzone die größten Zugspannungen senkrecht zu den Meridianebenen, so daß die bisher phänomenologisch beschriebenen Meridianbrüche eine Erklärung finden. Bei geeigneter Be- und Entlastungsvorgabe wachsen diese Spannungen auch nach der Entlastung noch an, so daß Entlastungsbrüche hervorgerufen werden können.

Summary

The principal surface stresses during deformation of a viscoelastic sphere between two loaded plates, which cannot be calculated, can be evaluated from surface strain measurements. These were determined experimentally from strain gauges applied to PMMA spheres. Principal stresses then were calculated using linear viscoelastic theory. In contrast to the elastic case the maximum tensile stresses near the contact area act perpendicularly to the meridional planes. Thus meridional cracks can be explained. With a suitable loading history, these stresses increase even during unloading generating unloading cracks.