| Titel | Shakedown und Ratcheting - Mikrogleiten und Versagen kraftschlüssiger Verbindungen unter dem Einfluss periodischer Lasten |
| 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. C 8-4 Straße des 17. Juni 135 10623 Berlin |
| Inhalt | Zusammenfassung Kraftschlüssige Verbindungen kommen in vielen technischen Systemen zum Einsatz. Bei statischen Belastungen kann deren Tragfähigkeit mit dem COULOMBschen Gesetz bestimmt werden. Bei zyklischen Belastungen wird die tatsächliche Tragfähigkeit allerdings durch Mikrogleitprozesse im Kontakt signifikant vermindert. Zur Bestimmung alternativer Versagenskriterien werden verschiedene Modelle von kraftschlüssigen Verbindungen betrachtet und mit dem sogenannten Rollkörper-Versuchsstand untersucht. Hierbei werden kugel- und zylinder-förmige Rollkörper in eine geringe oszillierende Rollbewegung versetzt und die Verschiebung der tangential belasteten Unterlage gemessen. Für unterkritische Amplituden kommt es zu einem Shakedown und die Verschiebung stoppt nach ein paar Perioden. Bei überkritischen Amplituden tritt Ratcheting auf. Die Verschiebung setzt sich periodisch fort und die Verbindung versagt. Es werden analytische Versagenskriterien hergeleitet, die eine sehr gute Übereinstimmung mit den experimentellen Ergebnissen und dreidimensionalen Simulationen zeigen. Hiermit kann das tangentiale Gleiten und die verminderte Tragfähigkeit kraftschlüssiger Verbindungen unter dem Einfluss von Vibrationen bestimmt werden. Abstract Force-locked connections are used in a variety of technical systems. In case of static loads, their tangential load capacity can simply be determined using COULOMBs law. However, in case of cyclic loads, the actual load capacity is significantly reduced due to micro slip processes in the contact. To determine alternative failure criteria, we consider different models of force-locked connections and use the so-called rolling body test-rig. Here, spherical and cylindrical rolling bodies are put in a small oscillating rolling motion and the displacement of the tangentially loaded substrate is measured. For subcritical amplitudes, a shakedown occurs and the displacement stops after a few rolling cycles. In case of supercritical amplitudes, the connection fails and ratcheting occurs, which means an accumulated slip motion of the substrate. We derive analytical failure criteria which show very good agreement with the experimental results and three-dimensional simulations. Thus we can determine the tangential shift and the reduced load capacity of force locked connections under the influence of vibration. |
| Datum | 2014 |
