Multiskalen Kontaktmodellierung bei Vorhandensein granularer Partikel in einer Zwischenschicht: Analyse, Mehrkörper Kontakthomogenisierung und experimentelle Untersuchungen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Peter Wriggers
• Fachliche Zuordnung: Mechanik
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 124909765

Trockene granulare Materialien treten häufig in unterschiedlichen Skalen in der Kontaktschicht von Körpern auf. Diese mechanischen Problemstellungen reichen von der Reifenhaftung, der Halbleiterherstellung bis zu biotechnischen Problemstellungen wie die Abnutzungserscheinungen und die Beweglichkeit von gelenkigen Implentaten. Um das dynamische Verhalten der Kontaktkörper infolge granularer Inhomogenitäten auf der Makroskala berücksichtigen zu können, bedarf es Methoden, die das Reibverhalten der inhomogenen Kontaktfläche widergeben. Da die hierfür notwendige große Anzahl von Partikeln zur Erfassung des Phänomens einen direkten Zugang zum Problem erschweren, soll eine Kontakthomogenisierung zur Anwendung kommen. Basierend auf einem mikromechanischen Testverfahren wird das globale Reibverhalten ermittelt, welches sich für eine Multiskalenbetrachtung besonders eignet. Diese Herangehensweise ermöglicht die eigentliche inhomogene Kontaktschicht durch eine äquivalent effektive homogene Kontaktschicht zu ersetzen. Die Untersuchungen, die durch diesen Antrag angestrebt werden, sollen zu einem tieferen Einblick bei der Modellierung und Simulation auf dem Gebiet der Kontakthomogenisierung im Rahmen einer nichtlinearen, dreidimensionalen Betrachtung führen, die zusätzlich inelastische Problemstellungen beinhalten soll. Die hierbei gewonnen Ergebnisse sollen durch experimentelle Untersuchungen im Labor bestätigt werden. Diese Untersuchungen und Forschungsarbeiten sollen dazu beitragen, robuste Berechnungsmethoden für die Mehrskalen – Kontakthomogenisierung zu entwickeln, die für die Analyse von heterogenen Zwischenschichten auf der Mikroebene notwendig sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen