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34 3 KontaktmechanischeGrundlagen
Der Parameter in Gl. (3.75) ist die Version des Tabor-Parameters für das Dugdale-
Potential. Unter der Annahme (3.48) lässt er sich durch = 4π 233−136 λT ≈ 0,79λT in
den klassischenTabor-ParameterdesLennard-Jones-Potentialsumrechnen.
Der JKR-Grenzfall entspricht →∞,wobeim →1.Danndominiert inGl.(3.78)der
ersteSummandund esergibt sichder Grenzübergang
4
π √
m2−1→ 1√
aˆ . (3.79)
Der DMT-Grenzfall entspricht → 0, wobei m →∞. Dann dominiert in Gl.(3.78) der
zweiteSummandund manerhält denGrenzübergang
(
aˆm )2 → 2
3 . (3.80)
Es sind auch Konfigurationen ohne direkten Kontakt möglich. In diesem Fall lauten die
BeziehungenzwischendenmakroskopischenKontaktgrößenundderKontaktkonfiguration
in entdimensionierterFormwie folgt:
dˆ ≤−16
π bˆ (nichtunbedingt eineGleichung), (3.81)
Fˆz =2 bˆ2, (3.82)
1= (
3
2 bˆ2− dˆ )
− 32
π2 2bˆ (trotzdemimmereineGleichung), (3.83)
wobeidieGrößebˆ :=maˆeingeführtwurde.Dieobenabgeleiteten(bzw.implizitdefinierten)
Zusammenhänge zwischen der Normalkraft und der Eindrucktiefe sind in den normierten
VariableninAbb.3.6gezeigt.WennderZustandohnedirektenKontaktgeradeerreichtwird,
wird aus der Ungleichung (3.81) eine Gleichung und man erhält die entsprechenden Werte
der normiertenEindrucktiefeund desnormiertenRadiusderadhäsivenZone:
bˆa0 = 16
3π2 ⎡
⎣2−π+ √
(2−π)2+ 3π 4
27 3 ⎤
⎦, (3.84)
dˆa0 =−16
π bˆa0. (3.85)
DieanalytischeBestimmungderkritischenKontaktkonfigurationeninderTheorievonMau-
gis ist sehraufwändig.TotaleDifferentiationderGl.(3.76) bis (3.78) liefert
Stoßprobleme in Physik, Technik und Medizin
Grundlagen und Anwendungen
- Title
- Stoßprobleme in Physik, Technik und Medizin
- Subtitle
- Grundlagen und Anwendungen
- Author
- Emanuel Willert
- Publisher
- Springer Vieweg
- Location
- Berlin
- Date
- 2020
- Language
- German
- License
- CC BY 4.0
- ISBN
- 978-3-662-60296-6
- Size
- 17.3 x 24.6 cm
- Pages
- 258
- Keywords
- Engineering, Mechanics, Mechanics, Applied, Mechanics, Applied mathematics, Engineering mathematics
- Categories
- Naturwissenschaften Physik
- Technik
Table of contents
- 1 Einleitung 1
- Literatur 3
- 2 Kinematik und Dynamik räumlicher Stöße von Kugeln 5
- Literatur 14
- 3 Kontaktmechanische Grundlagen 17
- 3.1 Fundamentallösung des homogenen elastischen Halbraums 17
- 3.2 Reibungsfreier Normalkontakt ohne Adhäsion 20
- 3.3 Reibungsfreier Normalkontakt mit Adhäsion 25
- 3.4 Tangentialkontakt 38
- 3.5 Torsionskontakt 45
- 3.6 Viskoelastizität 52
- 3.6.1 Einführung 52
- 3.6.2 Das allgemeine linear-viskoelastische Materialgesetz 53
- 3.6.3 Berücksichtigung der Kompressibilität (Normalkontakt) 55
- 3.6.4 Rheologische Modelle 56
- 3.6.5 Behandlung viskoelastischer Kontaktprobleme nach Lee und Radok 61
- 3.6.6 Erweiterung auf beliebige Belastungsgeschichten 62
- 3.7 Funktionale Gradientenmedien 63
- 3.8 Plastizität 73
- 3.9 Zusammenfassung 84
- Literatur 87
- 4 Die Methode der Dimensionsreduktion in der Kontaktmechanik 95
- Literatur 110
- 5 Quasistatischer Normalstoß axialsymmetrischer Körper 113
- Literatur 153
- 6 Quasistatische ebene Stöße von Kugeln 157
- Literatur 181
- 7 Räumliche Effekte in elastischen Stößen von Kugeln 183
- Literatur 196
- 8 Ausgewählte Anwendungen von Stoßproblemen 197
- Literatur 222
- 9 Anhang 229
- Literatur 238
- Stichwortverzeichnis 239