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4.7 Zusammenfassung 109
Teilprobleme fürdie indervorliegendenArbeit behandelte Inhomogenität imRahmender
MDRexakt abbildbar sind, gilt das auch für die Superposition. ZurAbbildung des JKR-
adhäsiven Problemsmussman dabeiwegenGl.(3.243) nur dieBeziehung (4.17) für den
homogenenFalldurchdieBedingung
u1Dz (±a)=−d+g(a)= √
2π γ
cN a1−k (4.65)
ersetzen,diezuerstvonHeß[16]publiziertwurde.
4.6.3 Tangentialkontakt
DadasCiavarella-Jäger-Theoremauch fürFunktionaleGradientenmedienmit einer elasti-
schenGradierunginderFormeinesPotenzgesetzesmitdemExponentenkgültigist,können
auchfürdieseMaterialienaxialsymmetrischeTangentialkontakteimRahmenderCattaneo-
Mindlin-NäherungexaktdurchdieMDRabgebildetwerden[3].DieFedernderelastischen
BettungmüssendafürnurmitnormalenundtangentialenLiniensteifigkeitenk′z(x)= cNxk
und k′x(x) = cTxk versehenwerden,wobeiman dieDefinitionen derModuln cN und cT
in denGl.(3.223) und (3.224) nachschlagen kann. Die Anwendung des lokalen Reibge-
setzes für die Elemente der Bettung in der in denGl.(4.28) und (4.29) gegebenen Form
erfolgt wie im Fall homogenerMedien und liefert, wie gewohnt, die exakte Lösung des
Kontaktproblems fürbeliebigeBelastungsgeschichten [3].
4.7 Zusammenfassung
Das reibungs- und adhäsionsfreieNormalkontaktproblemzwischen einemaxialsymmetri-
schenstarrenEindruckkörperundeinemhomogenenelastischenHalbraumkanndurcheine
Superposition von inkrementellen Flachstempel-Indentierungen gelöst werden. Die Stei-
figkeit des Flachstempelkontaktes ist dabei proportional zu seinemDurchmesser.Wegen
dieserbeidenTatsachen lässt dieLösungdesaxialsymmetrischenNormalkontaktproblems
eineeinfache,anschaulicheDeutungzu:DerKontaktkannaufdenKontaktzwischeneinem
bestimmtenebenenstarrenProfilmiteinerWinklerschenBettungausunabhängigen, linea-
renFedern abgebildetwerden.DenAbbildungsschritt vomkreissymmetrischenzumäqui-
valentenebenenProblemleistetdieMethodederDimensionsreduktion(MDR).DieAbbil-
dung ist im Rahmen der Annahmen des Normalkontaktproblems exakt und vollständig,
keine Informationgehtverloren.
Dadas reibungsfreie, nicht-adhäsive, elastische, axialsymmetrischeNormalkontaktpro-
blemimRahmenderMDRabgebildetwerdenkann,giltdasauchfüralleKontaktprobleme,
die sich auf dieses Problem zurückführen lassen – wie adhäsive Normalkontakte in der
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