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Gibt es Wirbel in festen Körpern?

| Autor / Redakteur: C. Mattheck, K. Bethge, I. Tesari / Dipl.-Ing. (FH) Monika Zwettler

Elastische und plastische Werkstoffe können insbesondere unter lokaler Schubbelastung Deformationswirbel ausbilden, die fast an eine Strömung erinnern, wo sie Schubspannungen begrenzen.

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(Bild: KIT)

In unserer letzten Arbeit [1] (Was der Bachkiesel schon wusste) wurde gezeigt, dass die Ablösungslinie als Grenze zwischen laminarer und wirbelbehafteter Strömung die Form der Zugdreiecke haben kann, die wir bei Fluiden als Geschwindigkeitsdreiecke bezeichnen. Diese Kontur prägt sich erosiv umströmten Körpern auf und erzeugt die bekannte Bachkieselform mit reduziertem Strömungswiderstand. Die Frage ist, ob es Wirbelbildung auch in festen elastischen oder plastischen Körpern geben kann – dieser Frage wird anhand von Bildern in der folgenden Bildergalerie nachgegangen:

Bildergalerie

Fazit

Auch im festen, elastischen und elastoplastischen Werkstoff können sich insbesondere in schubbelasteten Bereichen Wirbel ausbilden. Fast möchte man von einer elastischen Strömung sprechen. Die Grenzen dieser Erkenntnisse und mögliche Anwendungen sind Gegenstand weiterer Untersuchungen. Insbesondere wird zu prüfen sein, ob es sich bei diesem Phänomen um eine Optimierung durch Verformung im Bauteilinneren handelt. (mz)

* C. Mattheck, K. Bethge, I. Tesari sind am KIT Karlsruher Institut für Technologie, Institut für Angewandte Materialien, Karlsruhe, tätig.

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