+31(0)643 879 398 info(at)vinksda.nl

Tot en met release 3.2.0 van HertzWin, hadden alle berekende resultaten betrekking op een statische situatie. De belangrijkste materiaalspanningen zijn dan de maximale schuifspanning en de Von Mises vergelijkspanning. De Von Mises vergelijkspanning wordt het meest gebruikt om te bepalen of een materiaal overbelast wordt of niet. De maximale schuifspanning kan gebruikt worden voor het Tresca-criterium. Beide criteria, Von Mises en Tresca, liggen meestal dicht bij elkaar in grootte en ook in locatie: op de centerlijn van het contact (zonder tangentiële belasting).

 

Dynamisch

Bij een dynamische situatie, zoals bijvoorbeeld in een rollend contact in lagers, is er ook nog sprake van spanningswisselingen. Kijkend naar het punt waar de maximale schuifspanning optreedt, dan varieert de spanning in een rollend contact in dit punt in het materiaal tussen nul en de maximale waarde.
Andere punten in het materiaal doorlopen een andere spanningswisseling. Een andere belangrijke spanning voor vermoeiing in een rollend contact (Engels: RCF) is in het onderstaande plaatje te zien. Het laat de orthogonale schuifspanning in X-richting in het XZ-vlak zien (figuur gemaakt met HertzWin).

Weer een andere spanning die als belangrijk wordt gezien bij vermoeiing/levensduur is de octaëdrische schuifspanning. De meningen over welke van alle spanningen het beste gebruikt kan worden, zijn echter verdeeld, zie ook T.A. Harris, M.N. Kotzalas, Essential Concepts of Bearing Technology.

 

Spanningswisselingen

De maxima van de orthogonale schuifspanning bevinden zich in de buurt van de rand van het contact, op enige afstand onder het contactvlak. De maximale waarde van deze orthogonale schuifspanning is altijd iets lager dan de maximale schuifspanning op de centerlijn. Maar varieert wel van maximale positieve naar maximale negatieve waarde. Voor vermoeiing is dit een belangrijk verschil met spanningswisseling tussen nul en maximum.

Let op: de variatie van de spanning in het materiaal tussen een negatieve en een positieve waarde, treedt alleen op in de richting van rollen. Dus, rolt het contact zogezegd in X-richting, dan varieert de orthogonale schuifspanning Tzx tussen de negatieve en de positieve maxima. De orthogonale schuifspanning Tzy varieert dan tussen nul en het positieve maximum aan één kant van het contact en tussen nul en het negatieve maximum aan de andere kant van het contact.

 

Berekening

De waarde van de orthogonale schuifspanning hangt af van de vorm van het contactvlak: rond, elliptisch of een lijn (rechthoek). De spanningen worden eenvoudig berekend volgens de formules gegeven in K.L. Johnson, Contact Mechanics. Vanaf release 3.3.0 van HertzWin wordt de orthogonale schuifspanning ook berekend.
De octaëdrische schuifspanning τoct is eenvoudig te berekenen uit de Von Mises spanning: τoct = (vonMises*√2)/3.

Twee andere interessante artikelen over vermoeiing in een rollend contact zijn: