Forschungsbericht 2011



Mesoskopische Modellierung trockener Reibung

Institut: M-13
Projektleitung: Norbert Hoffmann
Stellvertretende Projektleitung: Norbert Hoffmann
Mitarbeiter/innen: Bernhard Stingl
Laufzeit: 01.11.2009 — 31.10.2013
Finanzierung:Technische Universität Hamburg-Harburg (TUHH)

In der Ingenieurpraxis wird meist nur der Coulomb'sche Reikoeffizient zur Berechnung der Reibkraft verwendet. Dabei wird ausser Acht gelassen, dass diese einfache Modellierung nicht für alle Anwendungen ausreicht. Insbesondere im Bereich reibinduzierter Instabilitäten sind erweiterte Modelle wünschenswert. Da eine Modellierung auf atomarer Größenskala für Anwendungen nicht sinnvoll erscheint, können Reibgesetze auf der Mesoskala ein Schritt zu einer besseren Beschreibung sein. Versuche zeigen, dass sich die Reibkraft aus der Interaktion der Rauheitsspitzen (Asperiten) der Reibpartner ergibt. Basierend auf der Verformung, des Versagens und der Neubildung der Kontakte zwischen zwei Körpern werden Modelle entwickelt, mit denen die Reibkraft aufgrund Ihrer physikalischen Ursache bestimmt wird. Wegen der großen Anzahl an Freiheitsgraden in der Grenzfläche kommen Methoden der statistischen Mechanik zum Einsatz, um die Evolution des Kontaktzustands zu beschreiben. Mit Hilfe dieser Modelle werden Haft-Gleit-Übergänge sowie die Skalentrennung zwischen Makro- und Mesoskala untersucht.

In der Ingenieurpraxis wird meist nur der Coulomb'sche Reikoeffizient zur Berechnung der Reibkraft verwendet. Dabei wird ausser Acht gelassen, dass diese einfache Modellierung nicht für alle Anwendungen ausreicht. Insbesondere im Bereich reibinduzierter Instabilitäten sind erweiterte Modelle wünschenswert. Da eine Modellierung auf atomarer Größenskala für Anwendungen nicht sinnvoll erscheint, können Reibgesetze auf der Mesoskala ein Schritt zu einer besseren Beschreibung sein. Versuche zeigen, dass sich die Reibkraft aus der Interaktion der Rauheitsspitzen (Asperiten) der Reibpartner ergibt. Basierend auf der Verformung, des Versagens und der Neubildung der Kontakte zwischen zwei Körpern werden Modelle entwickelt, mit denen die Reibkraft aufgrund Ihrer physikalischen Ursache bestimmt wird. Wegen der großen Anzahl an Freiheitsgraden in der Grenzfläche kommen Methoden der statistischen Mechanik zum Einsatz, um die Evolution des Kontaktzustands zu beschreiben. Mit Hilfe dieser Modelle werden Haft-Gleit-Übergänge sowie die Skalentrennung zwischen Makro- und Mesoskala untersucht.