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Projekt
Polymorphe Unschärfemodellierung von Reibung
Antragsteller
Professor Dr.-Ing. Georg-Peter Ostermeyer
Fachliche Zuordnung
Mechanik
Förderung
Förderung von 2016 bis 2019
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 312915257
Im Maschinenbau ist Reibung allgegenwärtig. Sie ist wesentlich für energetische Verluste und Verschleiß verantwortlich. Ein weiterer Aspekt sind komfortrelevante reibinduzierte Schwingungen. Prominente Beispiele dafür stellen NVH-Phänomene wie beispielsweise das Bremsenquietschen dar, was von der deutschen Automobilindustrie und auch der universitären Forschungslandschaft mit großem Aufwand im Hinblick auf seine Ursachen und seine Modifizierbarkeit untersucht wird. Dazu werden zahlreiche speziell entwickelte Messungen durchgeführt und Modelle unterschiedlicher Komplexität verwendet. All diese Messungen und Modelle haben gemeinsam, dass die Reibzahl als Quotient aus tangentialer Kraft und Normalkraft einen entscheidenden Einfluss auf die Stabilität des Systems hat. Zur Parametrierung der Reibzahl innerhalb makroskopischer Modelle müssen Messungen durchgeführt werden. Dabei wird oftmals ein Mittelwert über der Zeit und über verschiedene Belastungsprozeduren herangezogen. Wie sich in den Messungen aber zeigt, ist die Reibzahl in der Realität keineswegs konstant, sondern unterliegt einer hochgradigen Dynamik auf unterschiedlichen Zeitskalen, was durch komplexe Prozesse in der Grenzschicht hervorgerufen wird. Eine Behandlung der Reibzahl als stationärer Parameter oder gar Konstante stellt folglich eine sehr starke Reduktion dar. Die große Variabilität der Reibzahl bedingt eine entsprechende Variabilität in den Stabilitätsgrenzen der betrachteten Modelle. Dieses Phänomen wird auch in der Realität beobachtet, wo das Quietschen ein nichtdeterministisches Verhalten zu haben scheint. Dies legt eine unscharfe Modellbildung der Reibzahl nahe. Aufgrund der unterschiedlichen Arten von Unschärfe (Variabilität, Unvollständigkeit, Ungenauigkeit) handelt es sich um eine Fragestellung mit polymorpher Unschärfe. Das beantragte Projekt fokussiert sich auf die Modellbildung zur Reibzahl unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Ursachen von Unschärfe. Dabei werden ausgewählte Teile der am Institut des Antragsstellers vorhandenen Rohdaten, welche über viele Jahre zur Erforschung von Reibphänomenen an der Technischen Bremse gewonnen wurden, bezüglich der Eigenschaft Unschärfe ausgewertet und klassifiziert. Mit Hilfe dieser Erkenntnisse sollen geeignete Beschreibungen der Reibzahl mittels polymorpher Unschärfemodelle entwickelt werden. Dabei wird insbesondere auch auf die Struktur der Gleichungen (z.B. Ordnung des DGL-Systems) sowie die Abhängigkeiten von äußeren Parametern (z.B. Normalkraft, Relativgeschwindigkeit) eingegangen. Das unscharfe Modell der Reibzahl wird anhand von Minimalmodellen zum Bremsenquietschen im Frequenz- und Zeitbereich getestet und der Einfluss auf stabilitätsrelevante Abhängigkeiten herausgestellt. Diese Technik soll eine Grundlage für zukünftige Arbeiten sein, mit denen es möglich ist, mit sehr viel weniger Messapplikationen eine statistisch gesicherte Aussage zur Relevanz und Häufigkeit von reibinduzierten Instabilitäten zu erhalten.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
