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2015 | OriginalPaper | Chapter

3. Qualitative Behandlung eines adhäsiven Kontaktes

Author: Valentin L. Popov

Published in: Kontaktmechanik und Reibung

Publisher: Springer Berlin Heidelberg

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Zusammenfassung

Adhäsionskräfte spielen eine wesentliche Rolle in vielen technischen Anwendungen. Es sind die Adhäsionskräfte, die für die Wirkung von Klebern verantwortlich sind. Adhäsionskräfte spielen eine wichtige Rolle in den Anwendungen, wo eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist:
(i)
Die Oberflächen der Körper sind sehr glatt,
 
(ii)
Einer der Kontaktpartner besteht aus einem sehr weichen Material (Gummi oder biologische Strukturen) oder
 
(iii)
Es handelt sich um mikroskopische Systeme, in denen die Adhäsionskräfte grundsätzlich von größerer Bedeutung sind als die Volumenkräfte, weil die Volumen- und Oberflächenkräfte verschieden skaliert sind (mikromechanische Geräte, Atomkraftmikroskope, biologische Strukturen u.ä.).
 
In diesem Kapitel erläutern wir die physikalische Herkunft der Adhäsionskräfte und diskutieren qualitativ die grundlegenden Ideen zur Berechnung von adhäsiven Kontakten.
Footnotes
1
Bei dieser Berechnung vernachlässigen wir die Wechselwirkung zwischen Atomen, die den Körper ausfüllen. Die Berechnung bleibt dennoch bis auf einen konstanten Faktor korrekt. Weiterführende Informationen über die van-der-Waals-Kräfte siehe Abschn. 3.6.
 
2
Bei der Benutzung des Begriffes Oberflächenenergie in der Kontaktmechanik muss man beachten, dass bei manchen Autoren die Größe \(2\gamma \), die zur Trennung der Körper erforderlich ist, als „Oberflächenenergie“ bezeichnet wird (z. B. im Buch von K. Johnson „Contact Mechanics“).
 
3
Bradley, R.S. Phil. Mag 1932., v. 13, 853.
 
4
Es sei bemerkt, dass die meisten Kleber (nach dem Erstarren) elastische Medien mit (relativ) kleinem Elastizitätsmodul sind, so dass bei der Berechnung der elastischen Energie nur die Energie der Klebeschicht berücksichtigt werden muss.
 
5
Eine genauere Berechnung findet sich in der Aufgabe 1 zu diesem Kapitel.
 
6
Reiner, nicht gefüllter Gummi.
 
7
I.E. Dzyaloshinskii, E.M. Lifshitz und L.P. Pitaevskii.: General Theory of van der Waals’ Forces,- Sov. Phys. Usp. 1961, v. 4 153–176.
 
8
Wir haben dabei das geometrische Mittel \(\sqrt {{\varepsilon_1}{\varepsilon_2}}\)durch das arithmetische Mittel \(({{\varepsilon_1} + {\varepsilon_2}})/2\)ersetzt. Im Rahmen der Genauigkeit dieser Abschätzung ist das zulässig.
 
9
Über doppelt auftretende Indizes wird summiert.
 
10
M. Schargott, V.L. Popov, S. Gorb. Spring model of biological attachment pads.- J. Theor. Biology., 2006, v. 243, pp. 48–53.
 
Metadata
Title
Qualitative Behandlung eines adhäsiven Kontaktes
Author
Valentin L. Popov
Copyright Year
2015
Publisher
Springer Berlin Heidelberg
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-662-45975-1_3

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