Kontaktmechanik und Reibung: ein Lehr- und Anwendungsbuch von der Nanotribologie bis zur numerischen Simulation

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Springer Science & Business Media, 2009 - Kontaktmechanik - Lehrbuch - 328 pages
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Das anwendungsorientierte Buch fuhrt in den Zusammenhang von Kontaktmechanik und Reibung ein und ermoglicht damit ein tieferes Verstandnis der Tribologie. Es behandelt die eng zusammenhangenden Phanomene Kontakt, Adhasion, Kapillarkrafte, Reibung, Schmierung und Verschlei unter einem einheitlichen Gesichtspunkt. Der Autor geht ein auf (1) Methoden zur groben Abschatzung von tribologischen Groen, (2) Methoden zur analytischen Berechnung in einem minimal erforderlichen Umfang und (3) den Ubergang zu numerischen Simulationsmethoden. Damit vermittelt er einen einheitlichen Blick auf tribologische Prozesse in verschiedenen Skalen (von der Nanotribologie bis zur Erdbebenforschung).

Auch systemdynamische Aspekte von tribologischen Systemen, wie Quietschen und seine Bekampfung sowie andere Typen von Instabilitaten und Musterbildung werden vermittelt.

Aufgaben mit durchgerechneten Losungen zu einzelnen Kapiteln dienen der Vertiefung und praktischen Anwendung des behandelten Stoffs.

 

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Klaus Knothe, ZEVrail Ausg. 133, Heft 9/September 2009: "...wird schon am Titel klar. Kontaktmechanik und Reibung stehen gleichberechtigt nebeneinander. Durch den Untertitel wird zudem deutlich, dass das Buch sich nicht auf eine rein mechanische Fragestellung beschränkt sondern auf physikalische Grundlagen zurückgreift. Der Rezensent ist wie der Autor der Auffassung, dass (auch bei scheinbar „rein" technischen Fragestellungen ...) eine physikalische Betrachtungsweise unumgänglich ist, ... Das Buch von Popov erleichtert das Beschreiten dieses Weges ungemein. Popov hat sich bemüht, nicht primär für Kollegen zu schreiben sondern auch für Studenten und Ingenieurwissenschaftler aus der Praxis. ... Der Autor bemüht sich mit Erfolg, hoch komplizierte Sachverhalte in der einfachsten möglichen Weise darzustellen... Wichtiger ist es dem Autor, grundsätzliche Einsichten in allgemeinere Probleme zu vermitteln... Einen Schwerpunkt, vor allem im Hinblick auf den Rad-Schiene-Kontakt, bilden natürlich das Rollkontaktproblem und das Coulombsche Reibgesetz, bei dem ausführlich auf das Prandtl-Tomlinsonsche Gesetz für trockene Reibung eingegangen wird. In einem abschließenden Kapitel geht Popov auf numerische Simulationsmethoden in der Reibungsphysik ein. Interessant ist hierbei vor allem eine Vorgehensweise, bei der konsequent die dreidimensionale Kontaktaufgabe auf eine eindimensionale Aufgabe abgebildet wird.... Der Leser des Buches darf nicht erwarten, Patentrezepte serviert zu bekommen. Dass das Verständnis mit einer gewissen Mühe verbunden ist, wird spätestens dann deutlich, wenn man eine der zahlreichen Aufgaben in Angriff nimmt. Wer allerdings diese Mühen nicht scheut, wird mit einem grundlegenden Verständnis von Kontaktmechanik und Reibung belohnt...."  

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Erich Santner, Tribologie + Schmierungstechnik, Jg. 56, Heft 4/2009: "...Es ist das erste Lehrbuch der Tribologie in deutscher Sprache von einem Theoretischen Physiker. Als solcher versucht er die Tribologie von den Grundprinzipien her zu behandeln, wobei er jedoch insbesondere in den Aufgabenstellungen mit Lösungen immer wieder den Weg zurück auf den Boden der technischen Anwendung findet. ...Bereits aus den Grundlagen der Materialkunde, der Kontaktmechanik, der Adhäsion und der Kapillarkräfte werden interessante Abschätzungen zum Verständnis von Reibkontakten und technischen Anwendungen hergeleitet. ... In den Aufgabenteilen der einzelnen Kapitel werden zu entsprechenden technischen Fragestellungen Lösungen vorgerechnet, wie z. B. Rutschen eines Autoreifens aus einer Kurve, Schlupf eines Riementriebs, eines Eisenbahnrads oder eines Seils am Poller. ... Am Schluss des Buches geht der Autor noch kurz auf die Methoden der numerischen Simulation zur Lösung von Fragestellungen in der Tribologie ein, fügt im Anhang einige Berechnungen besonders wichtiger Kontaktdeformationen an und schließt mit einem hilfreichen Verzeichnis weiterführender Literatur. Wer das Buch durchgelesen hat, wird zwar kein komplexes technisches Tribosystem vorausberechnen können, er hat aber in vielen Fällen eine ziemlich genaue Vorstellung, worauf es ankommt bzw. in welcher Richtung er weitersuchen oder entwickeln muss, und er wird Spaß an den zahlreichen „Aha-Erkenntnissen" haben, die er mit dem Buch erhalten hat."  

Contents

Einführung
1
Qualitative Behandlung des Kontaktproblems Normalkontakt
8
Qualitative Behandlung eines adhäsiven Kontaktes
25
Kapillarkräfte
41
Rigorose Behandlung des Kontaktproblems Hertzscher Kontakt
57
Rigorose Behandlung des Kontaktproblems Adhäsiver Kontakt
73
Kontakt zwischen rauen Oberflächen 83
82
Tangentiales Kontaktproblem
103
Reiberregte Schwingungen
173
Thermische Effekte in Kontakten 197
196
Geschmierte Systeme
205
Viskoelastische Eigenschaften von Elastomeren
223
Gummireibung und Kontaktmechanik von Gummi
245
Verschleiß 263
262
Reibung unter Einwirkung von Ultraschall
277
Numerische Simulationsmethoden in der Reibungsphysik
291

Rollkontakt
117
Das Coulombsche Reibungsgesetz
131
Das PrandtlTomlinsonModell für trockene Reibung
153
Anhang 313
312
Bildernachweis
323
Copyright

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