| Titel | Methode zur Pressungsberechnung mit gemessenen Oberflächenstrukturen |
| Autor | Brecher, C.; Löpenhaus, C.; Mevissen, D. |
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| Inhalt | Zusammenfassung Eine exakte Berechnung des oberflächennahen Spannungsfeldes ist die Grundlage zur Optimierung der Tragfähigkeit von hochbelasteten Wälzkontakten. Der Spannungszustand wird maßgeblich durch die Pressungsverteilung innerhalb der Kontaktfläche beeinflusst, die sich in Folge der übertragenen Normalkraft und der Kontaktgeometrie ausbildet. In diesem Bericht wird eine neuartige Methode zur hochauflösenden Pressungsberechnung mit großen Kontaktflächen für gemessene Oberflächentopographien vorgestellt. Die Grundlage der Berechnungsmethode bildet die elastische Halbraumtheorie nach BOUSSINESQ/LOVE. Anstelle eines gleichmäßigen Gitters wird eine optimierte Vernetzungsstrategie mit unregelmäßigen Gittern verwendet, um den Berechnungsaufwand gezielt beeinflussen zu können. Mit Hilfe der neu entwickelten „Methode kombinierter Lösungen“ wird abschließend die Gesamtlösung durch Superposition einzelner Berechnung zusammengesetzt. Der entscheidende Innovationsschritt bei diesem Vorgehen ist die Einführung einer unregelmäßigen Vernetzung, um die Verformungskreuzeinflüsse aus den umliegenden Bereichen zu berücksichtigen. Die Berechnungsmethode wird anhand von Mikrotragbildern für unterschiedliche Oberflächenstrukturen und Normalkräfte validiert. Die Aufnahme der Mikrotragbilder geschieht auf Basis von Blattsilberfolie, die eine hohe Auflösung der Kontaktfläche unter Last erlaubt. Abstract The exact calculation of contact stresses below the surface is the basis for optimizing load capacity of heavily loaded slide-rolling contacts. The level of stress is significantly influenced by the normal pressure distribution within the contact area, which occurs as a result of the transferred normal force and the contact geometry. In this paper, a new method for high-resolution pressure calculation of large contact areas is presented. Measured surface topography can be taken into account. The basis of the calculation method is the half-space theory according to BOUSSINESQ/LOVE. Instead of regular grids, optimized meshing strategies are applied to influence the calculation efforts of large contact problems. Using the newly developed ″Method of Combined Solutions″, the overall result is finally composed by the superposition of separate solutions, which are calculated by consecutively shifting a finely meshed segment over the entire contact area. The vital advancement in this procedure is the introduction of irregular girds, through which the cross influences are not neglected and fully regarded at every separate calculation. Finally, the calculation approach is validated by contact patterns based on silver leaf. The thin foil is capable to visualize the contact points under load and makes a direct comparison with the calculation results possible. |
| Datum | 2016 |
