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FP7

CASCADE Ergebnis in Kürze

Project ID: 303871
Gefördert unter: FP7-PEOPLE
Land: Frankreich

Neue Erkenntnisse zu den Mechanismen der statischen und kinetischen Friktion

EU-finanzierte Wissenschaftler haben neue Erkenntnisse zu der Dynamik ermöglicht, welche dem Übergang von statischer zu kinetischer Friktion entlang heterogener Schnittstellen zugrunde liegt. Die Ergebnisse könnten dabei behilflich sein, wichtige Probleme in verschiedenen Bereichen wie etwa dem mechanischen Maschinenbau, der Geologie, der Biologie und der Robotik zu adressieren.
Neue Erkenntnisse zu den Mechanismen der statischen und kinetischen Friktion
Im Zuge des EU-finanzierten Projekts CASCADE (Frictional shear crack dynamics along heterogeneous interfaces), führten Wissenschaftler experimentelle und nummerische Arbeiten durch, um ein vollständigeres Bild zur Gleitentwicklung und insbesondere zur Dynamik von Scherungsrissen entlang heterogener Schnittstellen zu erhalten.

Das Projekt setzte bei der Entwicklung, Prüfung und Kalibrierung eines optomechanischen Geräts an, welches den Friktionskontakt zwischen einem rauen Elastomer und einem festen Substrat überwacht. Zunächst wurde unter Verwendung einer Hochgeschwindigkeitskamera und eines digitalen Bildverarbeitungsverfahrens die Dynamik des Gleitfelds gemessen. Daraufhin maßen Wissenschaftler unter Anwendung einer Bildsegmentierung die Dynamik der echten Kontaktfläche entlang der Schnittstelle.

Infolgedessen diente das Gerät als Instrument für erste Tests klassischer Modelle bezüglich der einsetzenden tangentialen Last des Kontakts zwischen der glatten festen Kugel und der rauen elastomeren Ebene. Des Weiteren wurde die Untersuchung des Einflusses einer Vielzahl von Systemparameter auf die statische Friktionsstärke der rauen Schnittstelle möglich.

Wissenschaftler beleuchteten die Abhängigkeit der echten Kontaktfläche von der auf die Kontaktschnittstelle angewandte tangentiale Last. Untersucht wurde ebenfalls der Einfluss der Dicke einer glatten Festbeschichtung, die auf das feste Substrat abgelagert wird. Im Gegensatz zu der allgemeinen Überzeugung, wurde geschlussfolgert, dass die Scherungsstärke keine Materialkonstante ist.

Die experimentellen Aktivitäten wurden durch Modellierungsarbeiten unterstützt. Um die Mechanismen hinter der Bruchdynamik einer Multikontaktschnittstelle zu enthüllen, entwickelte das Team ein mehrskaliges Modell. Unter Verwendung des Modells konnten die Wissenschaftler erstmalig den Übergang von schnellen zu abnormal langsamen Fronten nachbilden, die entlang der Schnittstelle propagieren. Die Modellierungsarbeit führte ferner zur Klassifizierung verschiedener Arten möglicher Scherungsrissfronten und ermöglichte wichtige Einblicke in die Mechanismen, die hinter der Auswahl von Frontgeschwindigkeiten stehen.

Insgesamt führten die experimentellen Arbeiten und Modellierungsarbeiten von CASCADE dazu, dass weitere Erkenntnisse zu den Mechanismen gesammelt werden konnten, die hinter der statischen und kinetischen Friktion stehen.

Verwandte Informationen

Fachgebiete

Scientific Research

Schlüsselwörter

Statik, kinetische Friktion, heterogene Schnittstellen, Scherungsriss, Friktionskontakt
Datensatznummer: 190551 / Zuletzt geändert am: 2016-11-18
Bereich: Industrielle Technologien
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