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82 3 KontaktmechanischeGrundlagen
Jackson et al. untersuchten den Normalkontakt zwischen einer elasto-plastischen Kugel
und einemebenfalls elasto-plastischenHalbraum.Das weniger feste Mediumist der Halb-
raum. Dabei kann man praktisch von einem reinen Indentierungsproblem ausgehen, wenn
die Zugfestigkeit der Kugel die des Halbraums um den Faktor 1,7 übersteigt [112]. Man
unterscheidet wiederum drei Regime: den elastischen Bereich, der durch die Hertzsche
Lösungbeschriebenwird,denelasto-plastischenBereichunddieelastischeEntlastung.Die
elasto-plastischeLösungverwendetenJacksonetal.erst fürEindrucktiefend >1,9d∗Y ,mit
demmodifiziertenAusdruckfürdieEindrucktiefe,beiderdieersteplastischeDeformation
einsetzt,
d∗Y := (
πCσY
2E˜ )2
R˜, C :=1,295exp(0,736ν), (3.289)
mitderPoissonzahlνdesHalbraums.OffenbarhängtdieseEindrucktiefe–zudernatürlich
auch eine sich aus der Hertzschen Lösung ergebende Normalkraft F∗Y gehört – von ν ab,
für ν = 0,3 stimmt sie allerdings fast genau mit dem Wert aus Gl.(3.266) überein. Die
elasto-plastischeLösung lautetunterVerwendungdesKürzelsδ :=d/d∗Y wie folgt:
−Fz
F∗Y = exp (
−0,25δ5/12 )
δ3/2+ 4σ0
CσY [
1−exp (
− 1
25 δ5/9 )]
δ. (3.290)
Das Verhältnis zwischen Härte und Fließgrenze ist durch Gl. (3.283) bestimmt und der
Kontaktradius imelasto-plastischenRegime istdurch dieBeziehung
a = √
R˜d (
δ
1,9 )B
, B :=0,07exp (
23σY
E˜ )
(3.291)
gegeben. Die Entlastung gehorcht wiederum der Gl. (3.272), wobei Jackson et al. für die
ResteindrucktiefedenAusdruck
dres =1,02 dmax [
1− ( dmax+5,9dY
6,9 dY )−0,54]
(3.292)
angaben.DerKrümmungsradius Rp ergibt sichausderStetigkeitdesKraftverlaufsbeider
maximalenBelastung.
3.8.3 NormalkontaktmitAdhäsion(parabolischerKontakt)
DeradhäsiveNormalkontaktelasto-plastischerKörperistnochweitvoneinerumfassenden,
robusten Beschreibung entfernt. Einzelne Aspekte des Problems wurden allerdings in der
Literaturbereitsbehandelt.
Mesarovic und Johnson [122] untersuchten den Einfluss der Plastizität auf das Ablöse-
verhaltenvonadhäsivenKugeln.Dazunahmensiean,dassmandenEinflussderAdhäsion
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