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4.3 Tangentialkontakt 101
σxz(r)=−1
π a∫
r q′x(x)√
x2−r2 dx, r≤a, (4.26)
unddiegesamteTangentialkraft
Fx = a∫
−a qx(x)dx=2G˜ a∫
0 u1Dx (x)dx (4.27)
bestimmtwerden.
DaderaxialsymmetrischeTangentialkontaktmitReibungimRahmenderNäherungvon
CattaneoundMindlindurchdasCiavarella-Jäger-TheoremaufdenreibungsfreienNormal-
kontaktzurückgeführtwerdenkannunddieser imRahmenderMDRexaktabgebildetwird,
gilt letzteres auch für das Tangentialkontaktproblem.Die Federn der elastischenBettung
müssendazunurein lokalesAmontons-Coulomb-ReibgesetzderForm
|qx(x)|≤μ|qz(x)| ∧ | vx(x)|=0 beiHaften, (4.28)
|qx(x)|=μ|qz(x)| ∧ | vx(x)|>0 beiGleiten, (4.29)
erfüllen. vx(x) beschreibt hier die relative tangentiale Geschwindigkeit zwischen zwei
kontaktierendenPunktenaufdemEindruckkörperundderelastischenBettung.
BetrachtenwirzunächsteineeinzelneCattaneo-Mindlin-Belastung:DerKörperwirdum
d eingedrücktundanschließendumux,0,B >0tangentialverschoben.Währenddertangen-
tialenBelastung breitet sich einGleitgebiet vomRanddesKontaktes aus.DasHaftgebiet
hatdenRadiusc.NachdemobigenReibgesetz istdie tangentialeStreckenlastamEndeder
Belastung
qx,B(x;a,c)= {
−μqz(x), c< |x|≤a,
G˜ux,0,B, |x|≤ c, (4.30)
mitdernormalenStreckenlastqz(x)ausGl.(4.4).Daqx bei |x|= c stetigseinmuss,ergibt
sichderHaftradiusalsLösungderGleichung
ux,0,B(a,c)= μE˜
G˜ ( a2
R˜ − c 2
R˜ )
= μE˜
G˜ [g(a)−g(c)] . (4.31)
Die tangentialenFederverschiebungensinddaher
u1Dx,B(x;a,c)=μ E˜
G˜ {
g(a)−g(x), c< |x|≤a,
g(a)−g(c), |x|≤ c. (4.32)
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