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1 Inhaltsverzeichnis 1 Einführung Kontakt- und Reibungsphänomene und ihre Anwendung Zur Geschichte der Kontaktmechanik und Reibungsphysik Aufbau des Buches Qualitative Behandlung des Kontaktproblems - Normalkontakt ohne Adhäsion Materialeigenschaften Einfache Kontaktaufgaben Qualitative Abschätzungsmethode für Kontakte mit einem dreidimensionalen elastischen Kontinuum Aufgaben Qualitative Behandlung eines adhäsiven Kontaktes Physikalischer Hintergrund Berechnung der Adhäsionskraft zwischen gekrümmten Oberflächen Qualitative Abschätzung der Adhäsionskraft zwischen elastischen Körpern Einfluss der Rauigkeit auf Adhäsion Klebeband Weiterführende Informationen über van-der-waals-kräfte und Oberflächenenergien Aufgaben Kapillarkräfte Oberflächenspannung und Kontaktwinkel Hysterese des Kontaktwinkels Druck und Krümmungsradius der Oberfläche Kapillarbrücken Kapillarkraft zwischen einer starren Ebene und einer starren Kugel u> о

2 4.6 Flüssigkeiten auf rauen Oberflächen Kapillarkräfte und Tribologie Aufgaben Rigorose Behandlung des Kontaktproblems - Hertzscher Kontakt Deformation eines elastischen Halbraumes unter der Einwirkung von Oberflächenkräften Hertzsche Kontakttheorie Kontakt zwischen zwei elastischen Körpern mit gekrümmten Oberflächen Kontakt zwischen einem starren kegelförmigen Indenter und dem elastischen Halbraum Innere Spannungen beim Hertzschen Kontakt Methode der Dimensionsreduktion (MDR) Aufgaben Rigorose Behandlung des Kontaktproblems - Adhäsiver K o n tak t JKR-Theorie Adhäsiver Kontakt rotationssymmetrischer Körper Aufgaben Kontakt zwischen rauen Oberflächen Modell von Greenwood und Williamson Plastische Deformation von Kontaktspitzen Elektrische Kontakte Thermische Kontakte Mechanische Steifigkeit von Kontakten Dichtungen Rauheit und Adhäsion Aufgaben Tangentiales K ontaktproblem Deformation eines elastischen Halbraumes unter Einwirkung von Tangentialkräften Deformation eines elastischen Halbraumes unter Einwirkung von Tangentialspannungsverteilungen Tangentiales Kontaktproblem ohne Gleiten Tangentiales Kontaktproblem unter Berücksichtigung des Schlupfes Abwesenheit des Schlupfes bei einem starren zylindrischen Stempel Tangentialkontakt axial-symmetrischer Körper Aufgaben

3 9 Rollkontakt Qualitative Diskussion der Vorgänge in einem Rollkontakt Spannungsverteilung im stationären Rollkontakt Aufgaben Das Coulombsche Reibungsgesetz Einführung Haftreibung und Gleitreibung Reibungswinkel Abhängigkeit des Reibungskoeffizienten von der Kontaktzeit Abhängigkeit des Reibungskoeffizienten von der Normalkraft Abhängigkeit des Reibungskoeffizienten von der Gleitgeschwindigkeit Abhängigkeit des Reibungskoeffizienten von der Oberflächenrauheit Vorstellungen von Coulomb über die Herkunft des Reibungsgesetzes Theorie von Bowden und Tabor Abhängigkeit des Reibungskoeffizienten von der Temperatur Aufgaben Das Prandtl-Tomlinson-Modell für trockene Reibung Einführung Grundeigenschaften des Prandtl-Tomlinson-Modells Elastische Instabilität Supergleiten Nanomaschinen: Konzepte für Mikro- und Nanoantriebe Aufgaben Reiberregte Schwingungen Reibungsinstabilität bei abfallender Abhängigkeit der Reibungskraft von der Geschwindigkeit Instabilität in einem System mit verteilter Elastizität Kritische Dämpfung und optimale Unterdrückung des Quietschens Aktive Unterdrückung des Quietschens Festigkeitsaspekte beim Quietschen Abhängigkeit der Stabilitätsbedingungen von der Steifigkeit des Systems Sprag-Slip Aufgaben

4 13 Thermische Effekte in K ontakten Einführung Blitztemperaturen in Mikrokontakten Thermomechanische Instabilität Aufgaben Geschmierte Systeme Strömung zwischen zwei parallelen Platten Hydrodynamische Schmierung Viskose Adhäsion Rheologie von Schmiermitteln Grenzschichtschmierung Elastohydrodynamik Feste Schmiermittel Aufgaben Viskoelastische Eigenschaften von Elastomeren Einführung Spannungsrelaxation in Elastomeren Komplexer, frequenzabhängiger Schubmodul Eigenschaften des komplexen Moduls Energiedissipation in einem viskoelastischen Material Messung komplexer Module Rheologische Modelle Ein einfaches Theologisches Modell für Gummi ( Standardmodell ) Einfluss der Temperatur auf rheologische Eigenschaften Masterkurven Prony-Reihen Anwendung der Methode der Dimensionsreduktion auf viskoelastische Medien Aufgaben Gummireibung und Kontaktmechanik von G um m i Reibung zwischen einem Elastomer und einer starren rauen Oberfläche Rollwiderstand Adhäsiver Kontakt mit Elastomeren Aufgaben Verschleiß Einleitung Abrasiver Verschleiß Adhäsiver Verschleiß Bedingungen für verschleißarme Reibung

5 17.5 Verschleiß als Materialtransport aus der Reibzone Verschleiß von Elastomeren Aufgaben Reibung unter Einwirkung von U ltraschall Einfluss von Ultraschall auf die Reibungskraft aus makroskopischer Sicht Einfluss von Ultraschall auf die Reibungskraft aus mikroskopischer Sicht Experimentelle Untersuchungen der statischen Reibungskraft als Funktion der Schwingungsamplitude Experimentelle Untersuchungen der Gleitreibung als Funktion der Schwingungsamplitude Aufgaben Numerische Simulationsmethoden in der Kontaktmechanik Mehrkörpersysteme Finite Elemente Methode Randelementemethode Randelementemethode: tangentialer Kontakt Randelementemethode: adhäsiver Kontakt Teilchenmethoden Methode der Dimensionsreduktion Erdbeben und Reibung Einführung Qualifikation der Erdbeben Reibungsgesetze für Gesteine Stabilität beim Gleiten mit der geschwindigkeitsund zustandsabhängigen Reibung Nukleation von Erdbeben und Nachgleiten Foreshocks und Aftershocks Kontinuumsmechanik von granularen Medien und Struktur von Verwerfungen Ist Erdbebenvorhersage m öglich? Aufgaben A nhang Bildernachweis Weiterführende L iteratur Sachverzeichnis 393