Diese Festschrift beinhaltet Beiträge, die von ehemaligen Kollegen, Schülern und Freunden des Saarbrücker Universitätsprofessors Hans-Josef Patt anlässlich seines 70. Geburtstages verfasst wurden. In Anlehnung an seine wissenschaftlichen Arbeitsgebiete ist das Sammelwerk in drei Teile gegliedert: die Beiträge zur Didaktik, die Beiträge zur Experimentalphysik, wo sich auch Artikel zur allgemeinen Physik finden, sowie die Beiträge zur computergestützten Physik. Das Buch spiegelt in seinem vielgestaltigen Inhalt gleichsam die reiche Schaffensfreude des Jubilars wieder. So erfährt der interessierte Leser unter anderem, warum ein Gecko nicht von der Decke fällt, welche Gemeinsamkeiten Physik und Musik besitzen oder wie sich mit Hilfe physikalischer Modelle auch sprachwissenschaftliche Entwicklungen simulieren lassen.
Inhaltsangabe:Problemstellung: Viele der heute in Betrieb befindlichen Brückenkonstruktionen wurden vor 50 bis 100 Jahren oder sogar noch früher erstellt. Diese Brücken auf ihre weitere Nutzung hin zu untersuchen, insbesondere dann, wenn tragende Elemente mit Rissen behaftet sind, ist Gegenstand zahlreicher Forschungsprojekte. Diese Arbeit soll zum einen einen Überblick über die im Stahlhochbau neuen Theorien zur Behandlung rißbehafteter Bauteile geben, und zum anderen anhand eines Anwendungsbeispiels die praktische Handhabung der bruchmechanischen Gesetze bezüglich der häufig verwendeten Baustähle St 37 (S235) und St 52 (S355) zeigen, wobei sowohl das Konzept der Spannungsintensität der linear- elastischen Bruchmechanik, als auch das J- Integralkonzept der nichtlinearen Bruchmechanik zum Einsatz kommt. Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis: I.Mathematische Grundlagen1 1.1Vektoranalysis1 1.1.2Vektorielle Darstellung einer Funktion1 1.1.3Differentiation eines Vektors nach einem Parameter2 1.1.4Feldtheorie4 1.1.4.1Das skalare Feld und sein Gradient4 1.1.4.2Das Vektorfeld, seine Rotation und Divergenz5 1.1.5Das Bogendifferential7 1.1.6Linien- oder Kurvenintegrale8 1.1.7Die Integralsätze von Gauß und Stokes für die Ebene10 1.2Stochastik12 1.2.1Theoretische Zusammenhänge einer Wahrscheinlichkeitsverteilung12 1.2.2Die Gauß`sche Normalverteilung14 1.2.3Die Extremwert Typ III- Verteilung16 1.3Verzeichnis zitierter Literatur18 II.Werkstoffmechanische Grundlagen19 2.1Die Festkörper - Eigenschaften des Stahls19 2.1.1Versetzungstheorie19 2.1.2Ermittlung der Versetzungsdichte21 2.1.3Das Modell der Frank- Read- Quelle22 2.2Das Festigkeitsverhalten von Stahl23 2.2.1Das Spannungs - Dehnungs - Diagramm23 2.2.2Gleitlinien beim Zugversuch24 2.2.3Cotrell- Wolken25 2.2.4Die Hall- Petch- Beziehung25 2.3Das Bruchverhalten von Stahl26 2.4Zusammenfassung der Stahlprüfungen27 2.5Verzeichnis zitierter Literatur28 III.Grundlagen aus der technischen Mechanik29 3.1Spannungen und Dehnungen29 3.1.1Der Begriff der Spannung29 3.1.2Der Spannungstensor29 Das Symmetrieverhalten des Spannungstensors31 3.1.3Der ebene Spannungszustand (ESZ)32 3.1.4Der ebene Verzerrungszustand (EVZ)32 3.2Fließspannungshypothese nach Huber, v. Mises und Henckey34 3.2.1Die zweite Invariante des Spannungsdeviators34 3.2.2Die Oktaederschubspannung37 3.2.3Die elastische Gestaltänderungsenergie37 3.3Mehrachsigkeit38 3.4Verzeichnis zitierter [ ]
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Modellierung von Materialien mit mobilen Defekten auf der Mikroskale. Diese Heterogenitäten beeinflussen maßgeblich das makroskopische Materialverhalten des Werkstoffes. Beispiele hierfür sind Gestaltänderungen von Ausscheidungen und Versetzungsbewegungen in metallischen Legierungen auf Nickelbasis. Solche Werkstoffe finden vor allem im Hochtemperaturbereich Anwendung. Mit dem Konzept der verallgemeinerten Kräfte wird auf Basis der Elastizitätstheorie ein Verfahren vorgestellt, welches die Bewegung von Defekten einheitlich beschreibt. Diffusive Prozesse, wie die Bewegung von Fremdatomen und Leerstellen sowie die Gestaltänderung von Einschlüssen, können ebenso analysiert werden wie die Bewegung einzelner Versetzungen. Die Defektkinetik wird hierbei sowohl deterministisch durch ein Konstitutivgesetz als auch stochastisch als Zufallsprozess beschrieben. Als numerische Verfahren kommen die Methode der finiten Elemente und die Monte Carlo Simulation zum Einsatz.
