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Descriptive Mechanics

Plastische Fließzonen – Tarnkappe der Querulanten

| Redakteur: Juliana Pfeiffer

Professor Claus Mattheck vom KIT hat in seinen früheren Arbeiten über Descriptive Mechanics verdeutlicht, dass Bachkiesel strömungsmechanisch optimiert und durch Zugdreiecke berandet sind. Ein harter Einschluss, z.B. ein Schmiedehammer, der in einem heißen Stahlstück vorwärts kommen will, drückt gegen die stählerne Umgebung bis diese zu fließen beginnt. Die Fließzonen sehen alle in etwa so aus wie ein Bachkiesel. Sollte so ein Schmiedehammer aussehen?

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(Bild: KIT)

Abb. 1 zeigt das Finite-Elemente Modell eine seitlich geführte Platte mit hartem „Insert“ verschiedener Form. Die folgenden Bilder verdeutlichen, dass praktisch alle Inserts sich in eine plastische Tarnkappe hüllen, die einem Bachkiesel ähnelt. Strömungen hängen Querulanten einen Wirbelschwanz in Bachkieselform an [1]. In Abb. 2 wird ein kreisförmiges Insert gegen die oben und unten verankerte Platte gedrückt. Abb. 3 zeigt ein gleichseitiges Dreieck. Dagegen bildet Abb. 4 den spitznasigen Kiesel quer zur Lastrichtung ab.

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Das opportunistische Gegenstück ist der Bachkiesel in Lastrichtung (Abb. 5). Abb. 6 zeigt den Oberquerulanten, ein Rechteck quer zur Lastrichtung. Die Formen der jeweiligen Fließzonen sind fast unabhängig von der Form des Inserts.

Fazit: Inserts (oder „Hämmer“) in Querulantenform tarnen sich mit plastischen Tarnkappen in Bachkieselform, die entsprechend große Bereiche plastisch verwirbeltem Materials im Schmiedeteil hinterlassen. Aus früheren Arbeiten [1,2] zu der sogenannten Descriptive Mechanics ist bekannt, dass in diesen schubbelasteten Bereichen Wirbel siedeln, auf denen die Inserts abrollen.

Für die Umformtechniker könnte das heißen: Wer eine Vertiefung mit einem bachkieselförmigen Hammer (Zugdreieckskontur!) eindrückt, erzeugt anfänglich nur kleine Fließzonen und hinterlässt eine Kerbe, die bei Belastung in Hammerrichtung kaum Kerbspannungen haben sollte. (jup)

Literatur:[1] C. Mattheck (2017), Die Körpersprache der Bauteile – Enzyklopädie der Form-findung nach der Natur, 1. Auflage, Karlsruher Institut für Technologie, Karlsruhe[2] C. Mattheck (2018), Pauli explains the form in nature, 1. Auflage, Karlsruher Institut für Technologie, Karlsruhe

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