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104 4 DieMethodederDimensionsreduktioninderKontaktmechanik
erfüllen. Mit den Federverschiebungen aus den Gl.(4.1) und (4.43) und den bekannten
Liniensteifigkeitenk′y =8G undk′z = E˜ ist damitdernötigeeffektiveReibbeiwertdurch
μ1D(x,a)= 8G
E˜ xφ˜(x,a)
g(a)−g(x) =4(1−ν) xφ˜(x,a)
g(a)−g(x) (4.45)
gegeben. AmRand des Kontaktes ist dieser Reibbeiwert unabhängig von der Form des
Indeters, dennes ist [9]
lim
x→aμ 1D(x,a)≡2μ. (4.46)
ImFalldesparabolischen Indenters erhältmanmitGl.(3.151)denAusdruck
μ1Dpara(ξ)
μ = 8
π ξ
1−ξ2 [
K (√
1−ξ2 )
−E (√
1−ξ2 )]
, ξ = x
a . (4.47)
Dieskann in sehrguterNäherungdurchdenAusdruck [10]
μ1Dpara(ξ)
μ ≈2ξ0,6+2ξ− 11
3 ξ2+ 5
3 ξ3 (4.48)
approximiertwerden3.DerVergleich zwischendemexaktenVerlauf unddieserNäherung
ist inAbb.4.2gezeigt.
WieimFalldesTangentialkontaktesliefertdieAnwendungdeslokalenReibgesetzesfür
dieFedernderelastischenBettungauchbeibeliebigenBelastungsgeschichtendiekorrekten
Federverschiebungen inQuerrichtung,wennder lokaleReibbeiwert gemäßGl.(4.47) (für
denparabolischenKontakt)definiertwird.AusPlatzgründensollallerdingsandieserStelle
aufdieDarstellungdereinzelnenFälleverzichtetwerden.
Abb.4.2 Torsionskontaktmit
einemparabolischen Indenter:
Vergleichzwischendem
exaktenAusdruck (4.47) für
denReibbeiwert im
MDR-Modell undder
Näherung (4.48)
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
0
0.5
1
1.5
2
x a/ exakt
approximiert
3In[10]sinddieNäherungsausdrückefürdenparabolischenunddenkonischenIndentervertauscht.
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