Kontaktbelastning

Kontaktbelastning är ett begrepp som beskriver belastningen vid kontaktgränsen mellan två ytor när de trycks ihop eller glider mot varandra. Den innefattar normalt tryck samt friktionskrafter och är central inom tribologi och kontaktmekanik eftersom den påverkar hur ytor deformeras, hur mycket värme som genereras och hur stor risken för slitage, ytdefekter och livslängd hos komponenter är.

Nyckelbegrepp i kontaktbelastning inkluderar kontaktarea, normalbelastningens styrka, samt glid- eller skjuvkraft som uppstår vid friktion. För elastiska kroppar används ofta Hertz kontaktteori för att uppskatta hur normal belastning fördelas över kontaktområdet, inklusive beräkning av kontaktområde och maximal kontaktpress. Vid delvis glidna kontakter krävs modeller som tar hänsyn till tangential belastning och friktionslagar, exempelvis Mindlin-teorierna eller andra avancerade kontaktmodeller.

Beräkningar och bedömningar görs vanligtvis med hjälp av den tribologiska teorin i kombination med numeriska metoder. Finita elementanalys används för att simulera komplexa geometrier och materialegenskaper, medan experimentella metoder som tryckkänslig film eller små sensorer används för att mäta verkliga tryck- och friktionsförhållanden i konstruktioner.

Användningen av kontaktbelastning är bred och innefattar allt från kugellager, transmissioner och verktyg till medicinska implantat och tändsystem där prestanda och livslängd styrs av hur belastningen distribueras vid kontaktytor. Faktorer som materialval, ytjämnhet, smörjning och temperatur påverkar belastningen och därmed systemets pålitlighet.