Seite - 198 - in Stoßprobleme in Physik, Technik und Medizin - Grundlagen und Anwendungen

198 8 AusgewählteAnwendungenvonStoßproblemen zurVerbesserungvonSchutzsystemenführenallerdingssehrwahrscheinlichinerheblichem MaßeauchzurVerbesserungvonMitteln,dieseSchutzsystemezudurchbrechen.Forschung aufdiesemGebietwiderspricht daherderZivilklausel derHochschule, anderdiesesBuch entstanden ist, der Technischen Universität Berlin, und wird entsprechend nicht in dem folgendenKapitelbehandelt. 8.1 Schlagverschleiß Schlagverschleiß1 durchdie fortgesetztestoßartigeEinwirkungmitFestkörper-Teilchen ist einewesentlicheQuelle der Schädigung von festenOberflächen, beispielsweise imBerg- bau [1]. Häufig sind dabei die erodierenden Partikel aus einem härterenMaterial als die OberflächeunddaherabrasiveVerschleißmechanismen,wieMikroschneidenund-pflügen, dominant.EskommtaberauchzuplastischerDeformation,Ermüdung[2]undbei spröden OberflächenzuverschiedenenFormendesBruches.Bei sehr großenStoßgeschwindigkei- ten treten darüber hinaus hohe Blitztemperaturen imKontakt auf [3], die die Festigkeit herabsetzenundchemo-mechanischeVerschleißformen initiierenkönnen. NebenderumfangreichenLiteraturzumSchlagverschleißvonMetallenundKeramiken gibt es mehrere Arbeiten zur entsprechenden Schädigung von Polymeren [4], Elastome- ren[5],Faserverbundwerkstoffen[6]oderThermoplasten[7].DieseMaterialklassenhaben teilweise eigene Schadensmechanismen, die die Abhängigkeiten der Verschleißintensität vondenStoßparameternbeeinflussen; inFaserverbundwerkstoffenspieltbeispielsweiseder Stoßwinkel relativzurOrientierungderFaserneinewesentlicheRolle [6]. Wegender vergleichsweise einfachenMechanismendes abrasivenVerschleißes gibt es mehrere theoretischeModelle für die Erosion einer festenOberfläche durch einen Strahl harter Partikel, die gut mit experimentellen Ergebnissen in Einklang stehen2. Finnie [9] fasstedenVerschleißalsreinesMikroschneidenauf.BeckmannundGoltzmann[10]verfei- nertendiesenAnsatz, indemsieannahmen,dass fürdenVerschleißnebender starkenplas- tischenDeformationeineScherbelastungderOberflächenschichtvorliegenmuss.Ellermaa [2] verglich verschiedeneTheorien zumSchlagverschleißmit experimentellenVersuchen undkamzudemSchluss,dassdieVorhersagenderTheorievonBeckmann&Goltzmann– in leicht empirischmodifizierter Form– ambestenmit den experimentellen Ergebnissen übereinstimmten.Molinari und Ortiz [3] führten FEM-basierte Simulationen des elasto- plastischenebenenStoßesvonStahlkugelnaufeineweichereStahlplattedurch,verglichen 1Teilweise sind auch die Termini „Stoßverschleiß“ oder „erosiverVerschleiß“ gebräuchlich. Letz- terer tritt allerdings auch bei derWechselwirkung zwischen Flüssigkeiten und festenOberflächen auf, z.B. durchKavitation; indemvorliegendenUnterkapitel seiendagegengrundsätzlich trockene Bedingungenangenommen. 2EineguteÜbersicht zu theoretischenundexperimentellenUntersuchungendesSchlagverschleißes metallischerOberflächenbietet dieMonografievonKleisundKulu [8].