Friksjonsmodell

Friksjonsmodell er en modell eller et rammeverk som beskriver friksjonskraften mellom to grenseflater som kommer i kontakt og/eller beveger seg i forhold til hverandre. Den brukes i tribologi, mekanisk design og geofysiske studier for å forutsi motstand mot bevegelse, varmeutvikling og slitasje.

Kjerneprinsipper er at friksjonskraften avhenger av normalkraften N og materialenes egenskaper ved kontaktoverflaten. Den enkleste representasjonen er Amontons’ lover: statisk friksjon følger F_f ≤ μ_s N, og når gjenstanden begynner å glide, blir friksjonen F_k = μ_k N, hvor μ_s og μ_k er statiske og kinetiske friksjonskoeffisienter. Mange systemer antar at μ er konstant, men i virkeligheten kan både μ_s og μ_k variere med hastighet, temperatur og overflatens ruhet.

Avanserte modeller inkluderer rate-and-state-friksjon, som beskriver hvordan friksjonen utvikler seg over tid og avhenger av kontaktens historikk. Slike modeller brukes ofte i geovitenskap og mekanisk simulering for å gjenskape fenomener som stick-slip. Innen anvendt ingeniørkunst benyttes også numeriske kontaktmodeller i FEM for å representere friksjon via kontakter og stramhetsfunksjoner eller Lagrange-multiplikatorer.

Påvirkende faktorer er valg av materiale, overflatebehandling, temperatur, trykk/last, hastighet, fuktighet og slitemessige forhold. Anvendelser inkluderer bremser og clutcher, presisjonsmaskiner, roboter og andre mekaniske sammenføyninger; i geofysikk er friksjonsmodeller sentrale for å studere jordskjelv.

Begrensninger: enkle Coulomb-modeller overser hastighetsavhengighet og historikk; mer nøyaktige modeller krever data og beregninger.