Seite - 74 - in Stoßprobleme in Physik, Technik und Medizin - Grundlagen und Anwendungen

74 3 KontaktmechanischeGrundlagen hydrostatischerKompressionentspricht [11,S.173f.]. Inelasto-plastischenKontaktengibt es deswegen in der Regel einen elastisch deformierten „Kern“ in der unmittelbaren Umge- bung desKontaktes, der von einemplastischdeformiertenGebiet eingeschlossen ist. Die Phänomenologie von elasto-plastischen Kontaktproblemen kann man grob in vier Stadienunterteilen:BeiausreichendkleinenBelastungensindalleDeformationenelastisch; beigrößerenLastenfolgteinelasto-plastischerBereich,derschließlichineinvoll-plastisches StadiummitunbeschränktemFließenübergeht.DieEntlastungisteinimWesentlichenelas- tischerProzess [11,S.181 ff.], [102]mit einemdurchdievorherigeplastischeVerformung verändertenProfil. Einen hervorragenden und aktuellen Überblick über die verschiedenen theoretischen Ansätze in diesem Bereich (einschließlich der Behandlung von Adhäsion, Reibung und Rauigkeit)bietetdiePublikationvonGhaedniaetal. [103];deswegensollenandieserStelle nur diewichtigstenArbeitenzudemThemakurzbeschriebenwerden. 3.8.2 NormalkontaktohneAdhäsion(parabolischerKontakt) Die ersten Publikationen zu plastischen Kontaktproblemen (und ein Großteil der experi- mentellen Arbeiten auf dem Gebiet) stammen aus dem Bereich der Härtemessung. Der Indentierung eines elasto-plastischen Mediums (Halbraums) durch eine starre Kugel ent- spricht dabei das Brinell-Verfahren. Dieses Problem wurde für den starr-plastischen Fall von Ishlinski [104] mithilfedesGleitlinienverfahrensvollständiganalytischgelöst. Ein Klassiker auf dem Gebiet der Härtemessung ist das Buch von Tabor [105]. Er begründete, dass die Spannungsverteilung im voll-plastischen Kontakt näherungsweise konstant ist und diese konstante Spannung (d.h. die Härte) in etwa dem Dreifachen der Fließgrenzeentspricht [105,S.17]. Seitknapp40Jahrenbedienensichdiemeistentheoretischen,derProblematikgewidme- ten Arbeiten numerischer Lösungen mithilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM). Durch die Fortschritte in der Entwicklung der Methode und der Rechenleistung moderner Com- puter waren dabei FEM-basierte Modelle von elasto-plastischen Normalkontakten in der Lage, immer mehr Effekte immer besser zu berücksichtigen und zu untersuchen, begin- nend mit der elastisch-ideal-plastischen Indentierung durch eine starre Kugel [106], über die Berücksichtigung der Verfestigung [107–109] und des Reibregimes [110, 111] bis zur BetrachtungdesKontakteszweierelasto-plastischerKörper[112].Andersalsfürelastische Kontakte (im Rahmen der Halbraumnäherung) wurden dabei, besonders bei großen plas- tischen Deformationen, Unterschiede zwischen der Indentierung (also dem Kontakt eines starren gekrümmten Körpers mit einem elasto-plastischen Halbraum) und der Verflachung (d.h.demKontakteineselasto-plastischenKörpersmiteinerstarrenEbene)beobachtet[113, 114].DieseUnterschiedesindimWesentlichendaraufzurückzuführen,dasszurErzeugung starker plastischer Deformation Eindrucktiefen nötig sind, die die Halbraumannahme grob