Kritik an gebräuchlichen dynamischen Messungen zur Bestimmungeffektiver elastischer Moduln

Bei numerischen Simulationen von Knochengewebe oder strukturierten Medien werden elastische Konstanten benötigt. Um diese mit Hilfe dynamischer Verfahren, z.B. durch die Laufzeitenbestimmung von Ultraschallwellen, zu bestimmen, kann es, besonders bei den Schermoduln, zu beträchtlichen Fehlern kommen. Der Grund hierfür ist, dass zum einen bei der Aufbringung einer Schub‐Belastung stets auch Biegung auftritt und auerdem Biegewellen entstehen, die durch die einzelnen Bälckchen der Struktur laufen. Somit liegen die ermittelten Schubmoduln zu dicht an den Elastizitätsmoduln. Daher kann es vorkommen, dass eine negative Querkontraktionszahl ermittelt wird und einem Material ein auxetisches Verhalten zugesprochen wird, welches es gar nicht hat. Anhand von Balkentheorien und dynamisch‐numerischen Simulationen desWellendurchlaufs für 2D‐ und 3D‐Modelle kann gezeigt werden, dass tatsächlich Biegewellen und Longitudinalwellen vorweglaufen, die sich am Ende wieder zu einer Scherverformung umlagern. Diese wird dann als Ankunft der Scherwelle gemessen, obwohl die eigentliche Scherwelle erst wesentlich später angekommt. (© 2005 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)