Methode der Dimensionsreduktion in Kontaktmechanik und Reibung

Abstract

Das Werk beschreibt erstmalig in einer geschlossenen Form eine Simulationsmethode zur schnellen Berechnung von Kontakteigenschaften und Reibung zwischen rauen Oberfl{ä}chen. Im Unterschied zu bestehenden Simulationsverfahren basiert die Methode der Dimensionsreduktion (MDR) auf einer exakten Abbildung verschiedener Klassen von dreidimensionalen Kontaktproblemen auf Kontakte mit eindimensionalen Bettungen. Innerhalb der MDR wird jedoch nicht nur die Dimension von drei auf eins reduziert, sondern gleicherma{ß}en sind voneinander unabh{ä}ngige Freiheitsgrade gegeben. Die MDR beinhaltet daher eine enorme Reduktion sowohl der Entwicklungszeit f{ü}r die numerische Implementierung von Kontaktproblemen als auch der direkten Rechenzeit und kann letztlich in der Tribologie eine {ä}hnliche Rolle einnehmen wie FEM in der Strukturmechanik oder bekannte CFD-L{ö}ser in der Hydrodynamik. Dar{ü}ber hinaus erleichtert sie in hohem Ma{ß}e analytische Berechnungen und bietet eine Art {\dq}Taschenausgabe{\dq} der gesamten Kontaktmechanik. Messungen der Rheologie der kontaktierenden K{ö}rper sowie ihrer Oberfl{ä}chentopographie und Adh{ä}sionseigenschaften finden unmittelbaren Eingang in die Berechnung. Insbesondere ist es m{ö}glich, die gesamte Dynamik des Systems - beginnend mit der makroskopischen Systemdynamik {ü}ber die makroskopische, dynamische Kontaktberechnung bis hin zum Einfluss der Rauheit - in einem numerischen Simulationsmodell zu erfassen. Die MDR erlaubt demnach die Vereinigung der charakteristischen Abl{ä}ufe verschiedener Skalen. Zielsetzung des Buches ist es, einerseits die Berechtigung und Zuverl{ä}ssigkeit der Methode zu belegen, andererseits ihre {ä}u{ß}erst einfache Handhabung interessierten Praktikern zu erkl{ä}ren. Der Inhalt Einf{ü}hrung.- Separation der elastischen und der Tr{ä}gheitseigenschaften in dreidimensionalen Systemen.- Normalkontaktprobleme mitrotationssymmetrischen K{ö}rpern ohne Adh{ä}sion - Normalkontakt mit Adh{ä}sion.- Tangentialkontakt.- Rollkontakt.-