This work investigates by means of the finite element method the behaviour of viscoelastic materials subjected to an impact loading by a non-deformable sphere. The results are presented in form of dimensionless parameters; hence, the complexity of the problem is significantly reduced. Thus, it is possible to represent the governing relations through so-called master curves in accessible two-dimensional graphs. For the scaling of the dimensional problem parameters the time history of the impactor’s penetration is used together with the analytical solution for the impact event in case of a purely elastic half-space according to Heinrich Hertz. Thus, a comparatively small initial velocity is used which results in a rather long contact duration. Consequently, a part of the energy introduced by the impactor may be dissipated through viscoelastic processes. This effect is utilised by protective equipment designed to minimise the forces occurring in unintentional impact situations. Thus, it is necessary to tune the viscoelastic material behaviour to the impact event such that a minimal loading due to the deceleration of the impactor is obtained. On the other hand, a too large penetration of the impactor owing to the increase inmaterial compliance during contact must be prevented. The consideration of these two conflicting design criteria is realised in thiswork by a multi-objective optimisation. Moreover, the response spectra can be used for the determination of unknown model parameters of a viscoelastic material sample by means of impact experiments. This application may be utilised e.g. in the quality control of viscoelastic products. The procedure developed in this work is validated by laboratory experiments using polyurethane foams.      «

This work investigates by means of the finite element method the behaviour of viscoelastic materials subjected to an impact loading by a non-deformable sphere. The results are presented in form of dimensionless parameters; hence, the complexity of the problem is significantly reduced. Thus, it is possible to represent the governing relations through so-called master curves in accessible two-dimensional graphs. For the scaling of the dimensional problem parameters the time history of the impacto...     »

In der vorliegenden Arbeit wird mit Hilfe der Finiten-Elemente-Methode das Verhalten von linear viskoelastischen Materialien untersucht, die einer Stoßbelastung durch eine nicht deformierbare Kugel ausgesetzt sind. Die Darstellung der Ergebnisse erfolgt in Form von dimensionslosen Parametern, wodurch die Komplexität des Problems deutlich reduziert wird. Damit ist es möglich, die Zusammenhänge als sogenannte Master Curves in übersichtlichen zwei-dimensionalen Diagrammen zu repräsentieren. Zur Skalierung der dimensionsbehafteten Problemgrößen wird sowohl der Zeitverlauf der Eindringung des Impaktors verwendet als auch auf die analytische Lösung nach Heinrich Hertz für den Stoßvorgang im Falle eines rein elastischen Halbraums zurückgegriffen. Aus diesem Grund wird eine relativ geringe Anfangsgeschwindigkeit verwendet, welche eine entsprechend lange Kontaktzeit zur Folge hat. Somit ist es möglich, aufgrund von viskoelastischen Prozessen einen Teil der durch den Impaktor eingebrachten Energie zu dissipieren. Dieser Vorgang wird bei Protektoren ausgenutzt, die im Fall einer ungewollten Stoßbelastung die auftretenden Kräfte minimieren sollen. Deshalb ist es notwendig, das viskoelastische Materialverhalten so auf die Belastung abzustimmen, dass eine minimale Belastung infolge der Abbremsung des Impaktors erreicht wird. Auf der anderen Seite darf die über die Kontaktzeit zunehmende Nachgiebigkeit des Materials nicht zu einer zu großen Penetration des Impaktors führen. Die Erfüllung dieser konträren Designkriterien wird in dieser Arbeit mit Hilfe einer Pareto-Optimierung gelöst. Darüberhinaus können die Antwortspektren auch zur Bestimmung unbekannter Modellparameter einer viskoelastischen Materialprobe mit Hilfe von Stoßexperimenten verwendet werden. Diese Anwendung kommt zum Beispiel bei der Qualitätskontrolle von viskoelastischen Produkten zum Einsatz. Die in dieser Arbeit entwickelte Vorgehensweise wird mit Hilfe von Labor-Experimenten an Polyurethan-Schaumstoffen validiert.     «

In der vorliegenden Arbeit wird mit Hilfe der Finiten-Elemente-Methode das Verhalten von linear viskoelastischen Materialien untersucht, die einer Stoßbelastung durch eine nicht deformierbare Kugel ausgesetzt sind. Die Darstellung der Ergebnisse erfolgt in Form von dimensionslosen Parametern, wodurch die Komplexität des Problems deutlich reduziert wird. Damit ist es möglich, die Zusammenhänge als sogenannte Master Curves in übersichtlichen zwei-dimensionalen Diagrammen zu repräsentieren. Zur Sk...     »