Vorwort zur dritten Auflage | 5 |
Vorwort zur zweiten Auflage | 6 |
Vorwort zur ersten Auflage | 7 |
Danksagung | 9 |
Inhaltsverzeichnis | 10 |
Über den Autor | 15 |
Kapitel-1 | 16 |
Einführung | 16 |
1.1 Kontakt- und Reibungsphänomene und ihre Anwendung | 17 |
1.2 Zur Geschichte der Kontaktmechanik und Reibungsphysik | 18 |
1.3 Aufbau des Buches | 23 |
Kapitel-2 | 24 |
Qualitative Behandlung des Kontaktproblems – Normalkontaktohne Adhäsion | 24 |
2.1 Materialeigenschaften | 25 |
2.2 Einfache Kontaktaufgaben | 28 |
2.3 Qualitative Abschätzungsmethode für Kontakte mit einem dreidimensionalen elastischen Kontinuum | 32 |
Kapitel-3 | 42 |
Qualitative Behandlung eines adhäsiven Kontaktes | 42 |
3.1 Physikalischer Hintergrund | 43 |
3.2 Berechnung der Adhäsionskraft zwischen gekrümmten Oberflächen | 47 |
3.3 Qualitative Abschätzung der Adhäsionskraft zwischen elastischen Körpern | 48 |
3.4 Einfluss der Rauigkeit auf Adhäsion | 50 |
3.5 Klebeband | 51 |
3.6 Weiterführende Informationen über van-der-Waals-Kräfte und Oberflächenenergien | 52 |
Kapitel-4 | 57 |
Kapillarkräfte | 57 |
4.1 Oberflächenspannung und Kontaktwinkel | 58 |
4.2 Hysterese des Kontaktwinkels | 61 |
4.3 Druck und Krümmungsradius der Oberfläche | 62 |
4.4 Kapillarbrücken | 63 |
4.5 Kapillarkraft zwischen einer starren Ebene und einer starren Kugel | 63 |
4.6 Flüssigkeiten auf rauen Oberflächen | 64 |
4.7 Kapillarkräfte und Tribologie | 66 |
Kapitel-5 | 72 |
Rigorose Behandlung des Kontaktproblems – Hertzscher Kontakt | 72 |
5.1 Deformation eines elastischen Halbraumes unter der Einwirkung von Oberflächenkräften | 73 |
5.2 Hertzsche Kontakttheorie | 76 |
5.3 Kontakt zwischen zwei elastischen Körpern mit gekrümmten Oberflächen | 78 |
5.4 Kontakt zwischen einem starren kegelförmigen Indenter und dem elastischen Halbraum | 81 |
5.5 Innere Spannungen beim Hertzschen Kontakt | 82 |
5.6 Methode der Dimensionsreduktion (MDR) | 85 |
Kapitel-6 | 98 |
Rigorose Behandlung des Kontaktproblems – Adhäsiver Kontakt | 98 |
6.1 JKR-Theorie | 99 |
6.2 Adhäsiver Kontakt rotationssymmetrischer Körper | 105 |
Kapitel-7 | 112 |
Kontakt zwischen rauen Oberflächen | 112 |
7.1 Modell von Greenwood und Williamson | 113 |
7.2 Plastische Deformation von Kontaktspitzen | 119 |
7.3 Elektrische Kontakte | 120 |
7.4 Thermische Kontakte | 123 |
7.5 Mechanische Steifigkeit von Kontakten | 124 |
7.6 Dichtungen | 125 |
7.7 Rauheit und Adhäsion | 126 |
Kapitel-8 | 132 |
Tangentiales Kontaktproblem | 132 |
8.1 Deformation eines elastischen Halbraumes unter Einwirkung von Tangentialkräften | 133 |
8.2 Deformation eines elastischen Halbraumes unter Einwirkung von Tangentialspannungsverteilungen | 134 |
8.3 Tangentiales Kontaktproblem ohne Gleiten | 136 |
8.4 Tangentiales Kontaktproblem unter Berücksichtigung des Schlupfes | 138 |
8.5 Abwesenheit des Schlupfes bei einem starren zylindrischen Stempel | 141 |
8.6 Tangentialkontakt axial-symmetrischer Körper | 141 |
Kapitel-9 | 152 |
Rollkontakt | 152 |
9.1 Qualitative Diskussion der Vorgänge in einem Rollkontakt | 153 |
9.2 Spannungsverteilung im stationären Rollkontakt | 155 |
Kapitel-10 | 167 |
Das Coulombsche Reibungsgesetz | 167 |
10.1 Einführung | 167 |
10.2 Haftreibung und Gleitreibung | 168 |
10.3 Reibungswinkel | 170 |
10.4 Abhängigkeit des Reibungskoeffizienten von der Kontaktzeit | 170 |
10.5 Abhängigkeit des Reibungskoeffizienten von der Normalkraft | 172 |
10.6 Abhängigkeit des Reibungskoeffizienten von der Gleitgeschwindigkeit | 172 |
10.7 Abhängigkeit des Reibungskoeffizienten von der Oberflächenrauheit | 173 |
10.8 Vorstellungen von Coulomb über die Herkunft des Reibungsgesetzes | 174 |
10.9 Theorie von Bowden und Tabor | 176 |
10.10 Abhängigkeit des Reibungskoeffizienten von der Temperatur | 178 |
Kapitel-11 | 189 |
Das Prandtl-Tomlinson-Modell für trockene Reibung | 189 |
11.1 Einführung | 190 |
11.2 Grundeigenschaften des Prandtl-Tomlinson-Modells | 191 |
11.3 Elastische Instabilität | 196 |
11.4 Supergleiten | 199 |
11.5 Nanomaschinen: Konzepte für Mikro- und Nanoantriebe | 200 |
Kapitel-12 | 209 |
Reiberregte Schwingungen | 209 |
12.1 Reibungsinstabilität bei abfallender Abhängigkeit der Reibungskraft von der Geschwindigkeit | 210 |
12.2 Instabilität in einem System mit verteilter Elastizität | 213 |
12.3 Kritische Dämpfung und optimale Unterdrückung des Quietschens | 216 |
12.4 Aktive Unterdrückung des Quietschens | 218 |
12.5 Festigkeitsaspekte beim Quietschen | 220 |
12.6 Abhängigkeit der Stabilitätsbedingungen von der Steifigkeit des Systems | 221 |
12.7 Sprag-Slip | 227 |
Kapitel-13 | 233 |
Thermische Effekte in Kontakten | 233 |
13.1 Einführung | 234 |
13.2 Blitztemperaturen in Mikrokontakten | 235 |
13.3 Thermomechanische Instabilität | 236 |
Kapitel-14 | 240 |
Geschmierte Systeme | 240 |
14.1 Strömung zwischen zwei parallelen Platten | 241 |
14.2 Hydrodynamische Schmierung | 242 |
14.3 „Viskose Adhäsion“ | 247 |
14.4 Rheologie von Schmiermitteln | 249 |
14.5 Grenzschichtschmierung | 252 |
14.6 Elastohydrodynamik | 252 |
14.7 Feste Schmiermittel | 256 |
Kapitel-15 | 269 |
Viskoelastische Eigenschaften von Elastomeren | 269 |
15.1 Einführung | 269 |
15.2 Spannungsrelaxation in Elastomeren | 271 |
15.3 Komplexer, frequenzabhängiger Schubmodul | 272 |
15.4 Eigenschaften des komplexen Moduls | 274 |
15.5 Energiedissipation in einem viskoelastischen Material | 276 |
15.6 Messung komplexer Module | 276 |
15.7 Rheologische Modelle | 278 |
15.8 Ein einfaches rheologisches Modell für Gummi („Standardmodell“) | 280 |
15.9 Einfluss der Temperatur auf rheologische Eigenschaften | 282 |
15.10 Masterkurven | 283 |
15.11 Prony-Reihen | 284 |
15.12 Anwendung der Methode der Dimensionsreduktion auf viskoelastische Medien | 287 |
Kapitel-16 | 296 |
Gummireibung und Kontaktmechanik von Gummi | 296 |
16.1 Reibung zwischen einem Elastomer und einer starren rauen Oberfläche | 297 |
16.2 Rollwiderstand | 302 |
16.3 Adhäsiver Kontakt mit Elastomeren | 305 |
Kapitel-17 | 312 |
Verschleiß | 312 |
17.1 Einleitung | 312 |
17.2 Abrasiver Verschleiß | 313 |
17.3 Adhäsiver Verschleiß | 316 |
17.4 Bedingungen für verschleißarme Reibung | 319 |
17.5 Verschleiß als Materialtransport aus der Reibzone | 321 |
17.6 Verschleiß von Elastomeren | 322 |
Kapitel-18 | 330 |
Reibung unter Einwirkung von Ultraschall | 330 |
18.1 Einfluss von Ultraschall auf die Reibungskraft aus makroskopischer Sicht | 331 |
18.2 Einfluss von Ultraschall auf die Reibungskraft aus mikroskopischer Sicht | 336 |
18.3 Experimentelle Untersuchungen der statischen Reibungskraft als Funktion der Schwingungsamplitude | 338 |
18.4 Experimentelle Untersuchungen der Gleitreibung als Funktion der Schwingungsamplitude | 341 |
Kapitel-19 | 348 |
Numerische Simulationsmethoden in der Kontaktmechanik | 348 |
19.1 Mehrkörpersysteme | 349 |
19.2 Finite Elemente Methode | 350 |
19.3 Randelementemethode | 351 |
19.4 Randelementemethode: tangentialer Kontakt | 352 |
19.5 Randelementemethode: adhäsiver Kontakt | 354 |
19.6 Teilchenmethoden | 355 |
19.7 Methode der Dimensionsreduktion | 355 |
Kapitel-20 | 357 |
Erdbeben und Reibung | 357 |
20.1 Einführung | 358 |
20.2 Quantifikation der Erdbeben | 359 |
20.3 Reibungsgesetze für Gesteine | 362 |
20.4 Stabilität beim Gleiten mit der geschwindigkeits- und zustandsabhängigen Reibung | 365 |
20.5 Nukleation von Erdbeben und Nachgleiten | 368 |
20.6 Foreshocks und Aftershocks | 372 |
20.7 Kontinuumsmechanik von granularen Medien und Struktur von Verwerfungen | 372 |
20.8 Ist Erdbebenvorhersage möglich? | 376 |
Anhang | 380 |
Bildernachweis | 392 |
Weiterführende Literatur | 394 |
Sachverzeichnis | 400 |