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© 2010

Kontaktmechanik und Reibung

Von der Nanotribologie bis zur Erdbebendynamik

Book

Table of contents

  1. Front Matter
    Pages 1-1
  2. Valentin Popov
    Pages 1-8
  3. Valentin Popov
    Pages 43-57
  4. Valentin Popov
    Pages 85-107
  5. Valentin Popov
    Pages 109-122
  6. Valentin Popov
    Pages 123-136
  7. Valentin Popov
    Pages 137-159
  8. Valentin Popov
    Pages 181-204
  9. Valentin Popov
    Pages 205-211
  10. Valentin Popov
    Pages 213-234
  11. Valentin Popov
    Pages 235-256
  12. Valentin Popov
    Pages 257-273
  13. Valentin Popov
    Pages 275-288
  14. Valentin Popov
    Pages 289-308

About this book

Introduction

Das anwendungsorientierte Buch führt in den Zusammenhang von Kontaktmechanik und Reibung ein und ermöglicht damit ein tieferes Verständnis der Tribologie. Es behandelt die eng zusammenhängenden Phänomene Kontakt, Adhäsion, Kapillarkräfte, Reibung, Schmierung und Verschleiß unter einem einheitlichen Gesichtspunkt. Der Autor geht ein auf (1) Methoden zur groben Abschätzung von tribologischen Größen, (2) Methoden zur analytischen Berechnung in einem minimal erforderlichen Umfang und (3) den Übergang 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 Bekämpfung sowie andere Typen von Instabilitäten und Musterbildung werden vermittelt. Aufgaben mit durchgerechneten Lösungen zu einzelnen Kapiteln dienen der Vertiefung und praktischen Anwendung des behandelten Stoffs. Neu an der 2. Auflage ist ein Kapitel zur Erdbebendynamik und zur Elastohydrodynamik sowie weitere Aufgaben.

Keywords

Adhäsion Dichtung Elastomere Gummi-Reibung Kapillarkräfte Kontakt Nanoantriebe Nanotribologie Reibung Rollkontakt Schmierung Verschleiss elektrische Kontakte fraktale Oberflächen numerische Simulationsmethoden

Authors and affiliations

  1. 1.Inst. MechanikTU BerlinBerlinGermany

About the authors

Popov, V. L.: Kontaktmechanik und Reibung
Obwohl Ingenieure, Physiker und angewandte Mathematiker – wie Euler, Coulomb und Hertz – seit Jahrhunderten Kontaktmechanik und Reibung intensiv erforschen, hat sich bis heute kein Standardwerk über die Thematik, geschweige denn ein Lehrbuch, etabliert. Dies liegt nur zum Teil an der Breite der Materie, deren Studium prinzipiell fundierte Kenntnisse der Mechanik kontinuierlicher Medien sowie der Werkstoffwissenschaften und diverser Gebiete der Physik voraussetzt. Die größte Schwierigkeit liegt darin, dass es keine allgemein verwendbaren Formalismen gibt, wie z. B. die klassische Störungstheorie oder die statistische Mechanik, mithilfe derer man systematisch tribologische Fragestellungen in Angriff nehmen könnte. Infolgedessen besitzen etliche Abhandlungen über das Thema lediglich Bilderbuchcharakter oder aber überfordern selbst gut gebildete und begabte Studenten. Mit seinem Buch hat Valentin Popov einen guten Kompromiss zwischen diesen beiden Extremen gefunden: Es enthält viele Erklärungen und Modellrechnungen, die der Essenz der gegebenen Frage gerecht werden, diese aber nicht komplizierten Formalismen unterwirft. Somit wird der Leser in die Lage versetzt, mithilfe guter Intuition und einfacher phänomenologischer Ansätze zumindest semi-quantitative Lösungen für etliche Probleme zu erarbeiten. Die 19 Kapitel des Buches behandeln viele ingenieurwissenschaftliche und physikalische Aspekte der Tribologie. Darunter sind mikroskopische Modelle zum Ursprung der Reibung und des Supergleitens, der Rollkontakt, der reibungsinduzierte Verschleiß von Materialien, die Rheologie von Schmiermitteln und das Quietschen von Bremsen. Die Gliederung des Buches ist dabei ausgesprochen gelungen – insbesondere die Darstellung des Hertzschen Kontaktes und dessen Verallgemeinerungen. Leider fehlt die neue und viel versprechende Perssonsche Kontaktmechanik-Theorie, stattdessen wurde der zwar etablierten, aber dennoch auf falschen Annahmen basierenden Greenwood-Williamson-Theorie der Vorzug gegeben. Eine ausgesprochene Stärke des Buches sind die zahlreichen gelösten Übungsaufgaben am Ende eines jeden Kapitels. Damit wird es für die Lehre von großem Nutzen sein, auch wenn die Finesse mancher Rechnung erst mit Mühe nachvollziehbar ist. Sollte man als Lehrender die Präsentation im Detail aufbereiten oder als Forschender tiefer in die Materie einsteigen wollen, so gibt es knappe und gut gewählte Verweise auf die einschlägige Literatur. Insgesamt ist „Kontaktmechanik und Reibung“ eine gut gelungene, wenn nicht sogar eine dringend notwendige Bereicherung für die Tribologie. Wenn das Buch didaktisch noch etwas weiterentwickelt wird, sollte es sich als Standardwerk etablieren können. Prof. Dr. Martin Müser, Universität des SaarlandesPhysikjournal http://www.pro-physik.de/Phy/bookReviewDetail/3/66098

Bibliographic information

Industry Sectors
Materials & Steel
Automotive
Biotechnology
Electronics
Consumer Packaged Goods
Energy, Utilities & Environment
Aerospace
Oil, Gas & Geosciences
Engineering

Reviews

Popov, V. L.: Kontaktmechanik und Reibung
Obwohl Ingenieure, Physiker und angewandte Mathematiker – wie Euler, Coulomb und Hertz – seit Jahrhunderten Kontaktmechanik und Reibung intensiv erforschen, hat sich bis heute kein Standardwerk über die Thematik, geschweige denn ein Lehrbuch, etabliert. Dies liegt nur zum Teil an der Breite der Materie, deren Studium prinzipiell fundierte Kenntnisse der Mechanik kontinuierlicher Medien sowie der Werkstoffwissenschaften und diverser Gebiete der Physik voraussetzt. Die größte Schwierigkeit liegt darin, dass es keine allgemein verwendbaren Formalismen gibt, wie z. B. die klassische Störungstheorie oder die statistische Mechanik, mithilfe derer man systematisch tribologische Fragestellungen in Angriff nehmen könnte. Infolgedessen besitzen etliche Abhandlungen über das Thema lediglich Bilderbuchcharakter oder aber überfordern selbst gut gebildete und begabte Studenten. Mit seinem Buch hat Valentin Popov einen guten Kompromiss zwischen diesen beiden Extremen gefunden: Es enthält viele Erklärungen und Modellrechnungen, die der Essenz der gegebenen Frage gerecht werden, diese aber nicht komplizierten Formalismen unterwirft. Somit wird der Leser in die Lage versetzt, mithilfe guter Intuition und einfacher phänomenologischer Ansätze zumindest semi-quantitative Lösungen für etliche Probleme zu erarbeiten. Die 19 Kapitel des Buches behandeln viele ingenieurwissenschaftliche und physikalische Aspekte der Tribologie. Darunter sind mikroskopische Modelle zum Ursprung der Reibung und des Supergleitens, der Rollkontakt, der reibungsinduzierte Verschleiß von Materialien, die Rheologie von Schmiermitteln und das Quietschen von Bremsen. Die Gliederung des Buches ist dabei ausgesprochen gelungen – insbesondere die Darstellung des Hertzschen Kontaktes und dessen Verallgemeinerungen. Leider fehlt die neue und viel versprechende Perssonsche Kontaktmechanik-Theorie, stattdessen wurde der zwar etablierten, aber dennoch auf falschen Annahmen basierenden Greenwood-Williamson-Theorie der Vorzug gegeben. Eine ausgesprochene Stärke des Buches sind die zahlreichen gelösten Übungsaufgaben am Ende eines jeden Kapitels. Damit wird es für die Lehre von großem Nutzen sein, auch wenn die Finesse mancher Rechnung erst mit Mühe nachvollziehbar ist. Sollte man als Lehrender die Präsentation im Detail aufbereiten oder als Forschender tiefer in die Materie einsteigen wollen, so gibt es knappe und gut gewählte Verweise auf die einschlägige Literatur. Insgesamt ist „Kontaktmechanik und Reibung“ eine gut gelungene, wenn nicht sogar eine dringend notwendige Bereicherung für die Tribologie. Wenn das Buch didaktisch noch etwas weiterentwickelt wird, sollte es sich als Standardwerk etablieren können. Prof. Dr. Martin Müser, Universität des Saarlandes