Flächenpressung

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Flächenpressung ist die Kraft pro Kontaktfläche zwischen zwei Festkörpern, also eine Druckspannung. Werden zwei Festkörper mit einer Kraft aufeinander gedrückt, so stellt sich in der Berührungsfläche zwischen den Körpern eine Normallastverteilung ein, die als Flächenpressung bezeichnet wird. Sie wird üblicherweise in der Einheit der Flächenpressung Pascal (1 Pa = 1 N/m2 bzw. 1 MPa = 1 N/mm2) angegeben.

Die Flächenpressung ist im Gegensatz zum Druck nicht isotrop, das heißt, sie hat – wie eine Spannung – eine Richtung, und sie ist über die Kontaktfläche nicht notwendigerweise konstant; neben der Höhe der Kraft  und den Materialeigenschaften sind die Oberflächenkonturen der beteiligten Körper für die Lastverteilung über der Kontaktfläche und für die Größe und Form der Kontaktfläche ausschlaggebend.

Berechnung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Für linear-elastische Werkstoffe erfolgt die Berechnung der Flächenpressung üblicherweise auf der Basis der Halbraumtheorie, für spezielle, einfache Körper können die Gleichungen der hertzschen Pressung angewendet werden. Komplexere Körpergeometrien oder nichtlineare Werkstoffe erfordern den Einsatz anderer Berechnungsverfahren, z. B. die numerische Berechnung unter Anwendung von Finite-Elemente-Methoden oder verwandter Verfahren.

Unter der Wirkung der Flächenpressung stellt sich in den beteiligten Körpern eine charakteristische Spannungsverteilung ein. Das Spannungsmaximum befindet sich dabei nicht an der Körperoberfläche, sondern im Inneren der Körper. Dies ist eine wesentliche Ursache für Pittingbildung in technischen Bauteilen (Zahnräder, Wälzlager u. a.).

In der Konstruktion werden Werkstoffe oft nach der zulässigen Flächenpressung gewählt, dabei gilt:

.

Wobei und der Werkstofftabelle entnommen wird, ist die Kraft, die auf die Fläche wirkt und wird Grenzflächenpressung genannt.

Beispiele[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Flächenpressung tritt z. B. auf

Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Quellen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Roloff/Matek: Maschinenelemente – Normung Berechnung Gestaltung. In: Dieter Muhs, Herbert Wittel, Manfred Becker, Dieter Jannasch (Hrsg.): Viewegs Fachbücher der Technik. 15., durchgesehene Auflage. Vieweg Teubner Verlag, Wiesbaden 2001, ISBN 978-3-322-94329-3.
  • Heinrich Wiegand, Karl-Heinz Kloos, Wolfgang Thomala: Schraubenverbindungen. 5. Auflage. Springer, 2007, ISBN 978-3-540-21282-9 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).