| Titel | Experimentelle und analytische Untersuchung des Einflusses oszillierender Belastungen auf die Tragfähigkeit kraftschlüssiger Verbindungen |
| Autor | Robbin Wetter, Valentin L. Popov |
| Infos zum Autor | Autorenanschrift: Dipl.-Ing. Robbin Wetter Prof. Dr. rer. nat. Valentin L. Popov TU-Berlin, Institut für Mechanik, Sekr. C8-4Straße des 17. Juni 135 10623 Berlin |
| Inhalt | Zusammenfassung Bereits geringe Oszillationen vermindern die Tragfähigkeit kraftschlüssiger Verbindungen signifikant. Verantwortlich hierfür sind Mikrogleitprozesse im Kontakt. Zur Untersuchung dieser Zusammenhänge dient der speziell entwickelte Rollkugel-Versuchsstand. In diesem wird eine massive Metallkugel in geringe oszillierende Rollbewegungen versetzt, wodurch es zu einer Relativverschiebung zwischen Kugel und Unterlage kommt. Für unterkritische Amplituden stoppt die Verschiebung nach einer geringen Anzahl von Perioden und die Tragfähigkeit des Kontaktes ist reduziert. Oberkritische Amplituden hingegen induzieren ein fortgesetztes Mikrogleiten und damit ein Versagen der Verbindung. Durch die Anwendung der Methode der Dimensionsreduktion wird zusätzlich die analytische Beschreibung des Problems erreicht. Die so gewonnene Theorie zeigt eine sehr gute Übereinstimmung mit den experimentellen Ergebnissen. Hierdurch können die Verschiebung und die daraus resultierende Verminderung der tatsächlichen Tragfähigkeit in Abhängigkeit von Tangentialkraft und Amplitude genau vorhergesagt werden. Die Ergebnisse bieten somit eine umfassende Erklärung des Versagens von kraftschlüssigen Verbindungen unter oszillierenden Belastungen. Abstract Small oscillations significantly reduce the load capacity of force-locked connections, due to micro-slip processes in the area of contact. To analyze this effect, the specially designed rolling sphere test rig is being used. Here, a solid metal sphere is set in slight oscillatory rolling motions. This leads to a relative displacement between sphere and substrate. For subcritical amplitudes, the displacement stops after a small number of periods and the load capacity of the contact is reduced. However, supercritical amplitudes induce a continuing micro-sliding and thus a failure of the connection. Using the method of dimensional reduction, we also derive the analytical description of the problem. This theory shows a very good agreement with the experimental results. Therefore, the displacement and the resulting reduction in the actual load capacity as a function of tangential force and amplitude can be accurately predicted. The results provide a comprehensive explanation of the failure of force-locked under the influence of oscillating loads. |
| Datum | 2013 |
