Unebenheit (Materialwissenschaft) - Asperity (materials science)

Das obere Bild zeigt Unebenheiten ohne Last. Das untere Bild zeigt dieselbe Oberfläche nach dem Aufbringen einer Last.

In der Materialwissenschaft hat Unebenheit , definiert als "Unebenheit der Oberfläche, Rauheit, Robustheit" (vom lateinischen asper - "rau"), Auswirkungen (zum Beispiel) auf die Physik und Seismologie . Glatte Oberflächen, auch solche, die hochglanzpoliert sind, sind im mikroskopischen Maßstab nicht wirklich glatt. Sie sind rau, mit scharfen, rauen oder rauen Vorsprüngen, die als "Unebenheiten" bezeichnet werden. Oberflächenunebenheiten bestehen über mehrere Skalen hinweg, häufig in einer selbstaffinen oder fraktalen Geometrie. Die fraktale Dimension dieser Strukturen hat sich mit den korreliert Kontaktmechanik in einer ausgestellten Schnittstelle hinsichtlich Reibung und Kontaktsteifigkeit .

Wenn zwei makroskopisch glatte Oberflächen in Kontakt kommen, berühren sie sich zunächst nur an wenigen dieser Unebenheiten. Diese bedecken nur einen sehr kleinen Teil der Oberfläche. Reibung und Verschleiß entstehen an diesen Stellen, und daher wird es wichtig, ihr Verhalten zu verstehen, wenn Materialien in Kontakt untersucht werden. Wenn die Oberflächen einer Druckbelastung ausgesetzt werden, verformen sich die Unebenheiten durch elastische und plastische Modi, wodurch die Kontaktfläche zwischen den beiden Oberflächen vergrößert wird, bis die Kontaktfläche ausreicht, um die Last zu tragen.

Die Beziehung zwischen Reibungswechselwirkungen und Unebenheitsgeometrie ist komplex und wenig verstanden. Es wurde berichtet, dass eine erhöhte Rauheit unter bestimmten Umständen zu schwächeren Reibungswechselwirkungen führen kann, während glattere Oberflächen aufgrund hoher Kontakte tatsächlich hohe Reibungsgrade aufweisen können.

Die Archard-Gleichung liefert ein vereinfachtes Modell der Verformung von Unebenheiten, wenn Materialien in Kontakt einer Kraft ausgesetzt sind. Aufgrund des allgegenwärtigen Vorhandenseins verformbarer Unebenheiten in selbstaffinen hierarchischen Strukturen zeigt die wahre Kontaktfläche an einer Grenzfläche eine lineare Beziehung zur angelegten Normallast.

Siehe auch

Verweise

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  2. ^ a b Hanaor, DAH; Gan, Y.; Einav, I. (2015). "Kontaktmechanik fraktaler Oberflächen durch Spline-unterstützte Diskretisierung" . Internationale Zeitschrift für Feststoffe und Strukturen . 59 : 121–131. doi : 10.1016 / j.ijsolstr.2015.01.021 .
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Externe Links

  • Die Wörterbuchdefinition von Unebenheit bei Wiktionary