Simulation von Tribosystemen (PDF)
Grundlagen und Anwendungen
Um Tribosysteme zeit- und kostengünstig auslegen zu können, wird die Simulation künftig einen immer höheren Stellenwert einnehmen.
Dirk Bartel erläutert wichtige theoretische Grundlagen zur Simulation von geschmierten und trockenlaufenden...
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Um Tribosysteme zeit- und kostengünstig auslegen zu können, wird die Simulation künftig einen immer höheren Stellenwert einnehmen.
Dirk Bartel erläutert wichtige theoretische Grundlagen zur Simulation von geschmierten und trockenlaufenden Tribosystemen. Es werden Themen wie Hydrodynamik und Elastohydrodynamik, einschließlich Kavitation, der Einfluss rauer Oberflächen auf den Festkörperkontakt, die Werkstoffbeanspruchung und die Mikrohydrodynamik, die Berechnung von Festkörper-, Misch- und Flüssigkeitsreibung und der Temperaturen im Fluid und in den Reibkörpern sowie Schmierstoffeigenschaften Newton'scher und nicht-Newton'scher Fluide behandelt. In ausgewählten Anwendungsbeispielen zeigt der Autor, welche Fortschritte bei der Entwicklung der Simulation von Tribosystemen erzielt worden sind.
Dirk Bartel erläutert wichtige theoretische Grundlagen zur Simulation von geschmierten und trockenlaufenden Tribosystemen. Es werden Themen wie Hydrodynamik und Elastohydrodynamik, einschließlich Kavitation, der Einfluss rauer Oberflächen auf den Festkörperkontakt, die Werkstoffbeanspruchung und die Mikrohydrodynamik, die Berechnung von Festkörper-, Misch- und Flüssigkeitsreibung und der Temperaturen im Fluid und in den Reibkörpern sowie Schmierstoffeigenschaften Newton'scher und nicht-Newton'scher Fluide behandelt. In ausgewählten Anwendungsbeispielen zeigt der Autor, welche Fortschritte bei der Entwicklung der Simulation von Tribosystemen erzielt worden sind.
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4 Reibung (S. 75-76)In Anlehnung an [57] ist Reibung auf Wechselwirkungen zwischen sich berührenden Stoffbereichen von Körpern zurückzuführen, die einer Relativbewegung der Körper entgegenwirken. Wie in der Physik soll auch hier der Begriff Körper stellvertretend für alles stehen, was eine Masse hat und einen Raum einnimmt. Körper bestehen aus Stoffen, die fest, flüssig oder gasförmig sein können. Je nach Bewegungzustand der Körper kann in Reibung ohne Relativbewegung (Haftreibung oder statische Reibung) und Reibung mit Relativbewegung (Bewegungsreibung oder dynamische Reibung) unterschieden werden.
In Abhängigkeit von der Zugehörigkeit der am Reibungsprozeß beteiligten Stoffbereiche kann äußere oder innere Reibung vorliegen. Bei äußerer Reibung sind die sich berührenden Stoffbereiche verschiedenen Körpern, bei innerer Reibung ein und demselben Körper zugehörig. Weiterhin lassen sich mehrere Reibungszustände unterscheiden. Festkörperreibung ist die Reibung zwischen bzw. innerhalb von Stoffbereichen mit Festkörpereigenschaften. So kann die Festkörperreibung als äußere Reibung, hervorgerufen durch Adhäsion zwischen verschiedenen Stoffbereichen, und als innere Reibung, hervorgerufen durch Deformation innerhalb eines Stoffbereiches, vorliegen. Sind sich berührende Stoffbereiche von einer festen Grenzschicht bedeckt (z.B. Oxidschicht), wird dies Grenzschichtreibung genannt.
Handelt es sich hingegen um einen sehr dünnen Grenzfilm (z.B. Adsorptionsschicht), wird von Grenzreibung gesprochen. Flüssigkeitsreibung ist die innere Reibung im Stoffbereich mit Flüssigkeitseigenschaften, Gasreibung die innere Reibung im Stoffbereich mit Gaseigenschaften. Mischreibung nennt man jede Mischform der zuvor genannten Reibungszustände, am häufigsten jedoch das gleichzeitige Vorhandensein von Festkörper- und Flüssigkeitsreibung. Die Wirkung der Reibung ist durch eine Reibungskraft und eine Reibungsarbeit/-energie gekennzeichnet. Reibungsenergie ist der durch
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Energiedissipation und Energieakkumulation entstehende Verlust an aufgebrachter mechanischer Energie während des Reibungsprozesses.
Die Darstellung der Reibung erfolgt im Allgemeinen als Reibungskraft und Reibungszahl, die sich aus dem Verhältnis von wirkender Reibungs- und wirkender Normalkraft ergibt. Je nach Betrachtungsraum liegt eine makroskopische, mikroskopische/mesoskopische und molekulare Betrachtung der Reibung vor. Dementsprechend existieren Makro-, Mikro/Meso- und Molekularmodelle der Reibung. Die molekularen Modelle, die die Ursachen der Reibung durch molekulare bzw. atomare Wechselwirkungen beschreiben, stehen zum gegenwärtigen Zeitpunkt für eine geschlossene Reibungsberechnung nicht in vollem Umfang zur Verfügung.
Zu vielfältig sind die auf die Reibung Einfluss nehmenden Faktoren. Sie werden aber zukünftig einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der Elementarprozesse der Reibung liefern. Mikro/Mesomodelle, die die Wirkung der Reibung auf mikroskopischer/mesoskopischer Skala beschreiben, gestatten eine Auflösung der makroskopisch durch Versuche feststellbaren Auswirkungen (Makromodelle) bis in den Mikro/Mesobereich bzw. eine Berücksichtigung von molekularen Ansätzen zur Beschreibung von Einzelprozessen und stellen so ein Bindeglied zwischen den Makro- und Molekularmodellen dar.
Die Darstellung der Reibung erfolgt im Allgemeinen als Reibungskraft und Reibungszahl, die sich aus dem Verhältnis von wirkender Reibungs- und wirkender Normalkraft ergibt. Je nach Betrachtungsraum liegt eine makroskopische, mikroskopische/mesoskopische und molekulare Betrachtung der Reibung vor. Dementsprechend existieren Makro-, Mikro/Meso- und Molekularmodelle der Reibung. Die molekularen Modelle, die die Ursachen der Reibung durch molekulare bzw. atomare Wechselwirkungen beschreiben, stehen zum gegenwärtigen Zeitpunkt für eine geschlossene Reibungsberechnung nicht in vollem Umfang zur Verfügung.
Zu vielfältig sind die auf die Reibung Einfluss nehmenden Faktoren. Sie werden aber zukünftig einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der Elementarprozesse der Reibung liefern. Mikro/Mesomodelle, die die Wirkung der Reibung auf mikroskopischer/mesoskopischer Skala beschreiben, gestatten eine Auflösung der makroskopisch durch Versuche feststellbaren Auswirkungen (Makromodelle) bis in den Mikro/Mesobereich bzw. eine Berücksichtigung von molekularen Ansätzen zur Beschreibung von Einzelprozessen und stellen so ein Bindeglied zwischen den Makro- und Molekularmodellen dar.
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Autoren-Porträt von Dirk Bartel
Dr.-Ing. habil. Dirk Bartel ist Privatdozent an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg und arbeitet seit vielen Jahren erfolgreich auf dem Gebiet der Tribologie.
Bibliographische Angaben
- Autor: Dirk Bartel
- 2010, 2010, 188 Seiten, Deutsch
- Herausgegeben: Dirk Bartel
- Verlag: Vieweg+Teubner Verlag
- ISBN-10: 383489656X
- ISBN-13: 9783834896568
- Erscheinungsdatum: 02.06.2010
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eBook Informationen
- Dateiformat: PDF
- Größe: 3.11 MB
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