Coulombsche Haftreibung bei Knotenlagern

Tipps & Tricks

Reibung spielt in der Praxis eine bedeutende Rolle. Ohne Reibung könnten Autos nicht bremsen, Gegenstände würden auf schiefen Ebenen einfach davongleiten und keine vorgespannte Schraubenverbindung wäre möglich. Die Haftreibung ist immer dann zu berücksichtigen, wenn zwei Festkörper an einer Kontaktstelle oder -fläche eine Druckkraft übertragen. Diese Druckkraft verändert die Querkrafttragfähigkeit der Kontaktstelle.

Der Kraftzusammenhang ist wie folgt beschrieben:
FR = mü x FN
mit
FR = Reibungskraft
mü = Reibungskoeffizient
FN = Normalkraft

Da die Querkrafttragfähigkeit zwischen zwei Elementen einen Einfluss auf das Kräftespiel im Gesamtmodell hat, haben wir in unseren Programmen den Haftreibungsansatz eingearbeitet. Aktuell kann dieser in den Knotenlagerdefinitionen verwendet werden. Dieser Ansatz simuliert die Reibung durch einen automatisierten iterativen Berechnungsprozess, welcher nach jeder Iteration die Haftreibungsbedingung überprüft und entsprechende Maßnahmen zur Einhaltung der Gesetzmäßigkeiten vornimmt. Die Funktion wurde so ausgebildet, dass der Anwender den Auflagerfreiheitsgraden direkt vorgibt, in welcher Richtung die Reibungskraft verläuft und aus welcher Richtung die Druckkraft kommt. Der Reibkoeffizient kann dann in den Detaileinstellungen festgelegt werden.

Ist die Haftreibung überschritten, wird ein sogenannter "Fließprozess" eingeleitet. Das heißt: Würde an dem Reibfreiheitsgrad eine größere Kraft als die Haftreibungskraft ankommen, so übernähme das Knotenlager nur die Haftreibungskraft und reagierte dann mit einer freien Verformbarkeit.

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