13. Modeling of Fiber Composite Wear

Ein Modell beschreibt den stationären Verschleiß eines Faserverbundwerkstoffs in Kontakt mit einem starren Gegenkörper. Das Verbundmaterial wird durch einen elastischen Halbraum mit eingebetteten elastischen Fasern modelliert, die parallel zueinander angeordnet und gleichmäßig verteilt sind. Es wird angenommen, dass sich die Faserhärte von der Matrix unterscheidet, während ihre elastischen Module gleich sind. Es werden analytische Beziehungen gewonnen und Analysen hinsichtlich der Eigenschaften des Verschleißes (abgenutzte Oberflächenform, effektive Verschleißrate, Kontaktdruckverteilung) in Abhängigkeit von den Verbundstrukturparametern wie Fasergröße und -dichte, relative Härte der Matrix und Fasern durchgeführt. Insbesondere wird gezeigt, dass die effektive Verschleißrate in Abhängigkeit von der Faserdichte zunimmt, wenn die Fasern härter sind als die Matrix und im umgekehrten Fall abnehmen. Die erzielten Ergebnisse können zur Kontrolle der Verschleißfestigkeit von Faserverbundwerkstoffen verwendet werden, indem geeignete Mikrostrukturparameter ausgewählt werden.