StickslipVerhalten

Stick-slip-Verhalten bezeichnet ein dynamisches Phänomen an Kontaktflächen, bei dem Bewegungen durch wiederholtes Wechseln zwischen Haftung (Stick) und Gleiten (Slip) gekennzeichnet sind. Die Haftgrenze der statischen Reibung wird überschritten, wodurch es zu einem plötzlichen Rutschen kommt. Dieses Abwechseln kann zu ruckartigen Bewegungen, Vibrationen und hörbarem Geräusch führen.

Ursache ist die Mikromechanik der Kontaktoberflächen. Der Kontakt erfolgt über zahlreiche Asperitäten; mit wachsender tangentialer Last steigt die Haftkraft bis zum statischen Reibungswert μsN. Überschreitet man diesen Wert, setzt Slip ein; danach sinkt die effektive Reibung oft auf einen niedrigeren kinetischen Wert μkN, wodurch der Körper beschleunigt wird und erneut in die Haftung geraten kann. Wärmeentwicklung und Verschleiß beeinflussen den Verlauf; das Ergebnis kann periodisch oder chaotisch sein.

Vorkommen: In mechanischen Systemen wie Bremsen, Scharnieren, Zahnrädern oder Mikrosystemen; in der Geophysik bei Plattenverschiebungen, die Erdbeben auslösen; sowie in Musikinstrumenten, etwa beim Streichbogen auf Saiten, wo die Wechselwirkung zwischen Bogen, Saiten und Rosin Töne erzeugt.

Faktoren, die das Phänomen beeinflussen, sind Oberflächenrauheit, Materialpaarungen, Kontaktdruck, Temperatur, Feuchtigkeit, Geschwindigkeit der Relativbewegung und Schmierung. Geringe Dämpfung und bestimmte Anregungsbedingungen fördern Instabilitäten; Schmierung oder höhere Dämpfung können das Stick-slip-Verhalten reduzieren oder verhindern. Modelle verwenden Rate-and-State-Modellen der Reibung, um das Phänomen zu beschreiben und vorherzusagen.

Vermeidung und Kontrolle umfassen glatte Oberflächen, angepasste Schmierung, erhöhter Dämpfungsgrad, stabile Lastführung sowie gegebenenfalls aktive Regelung von Bewegungsparametern. In einigen Anwendungen wird Stick-slip absichtlich genutzt, etwa zur Tonauslösung in Musikinstrumenten oder in bestimmten Messverfahren, die kontrollierte Impulse erfordern.