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unilogo Universität Stuttgart
Institut für Technische und Numerische Mechanik

Kontaktprobleme der Mehrkörperdynamik

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Elastische Mehrkörpersysteme mit Reibkontakten

Beschreibung

Mechanische Kontakte treten in fast jedem technischen System auf, bsp. in Bremssystemen. Viele Forschungsarbeiten beschäftigen sich daher mit der Entwicklung von numerischen Verfahren zur genauen und effizienten Lösung von Kontaktproblemen.

Es wird dabei zwischen zwei Kontaktarten, dem bleibenden Kontakt und dem Stoß, unterschieden. Der bleibende Kontakt spaltet sich in den Normalenkontakt und den Tangentialkontakt auf. Der Normalenkontakt wirkt senkrecht zur Kontaktfläche und verhindert das Eindringen der Körper ineinander. Unter Tangentialkontakt versteht man dagegen die Reibkräfte, die in der Kontaktzone wirken. Den Stoß teilt man in entsprechender Weise in den Normalenstoß und den tangentialen Reibstoß auf. Beide Kontaktarten stellen einseitige Bindungen dar, die mathematisch durch Ungleichungsbedingungen beschrieben werden. Diese müssen in geeigneter Weise in die Bewegungsgleichungen des beidseitig gebundenen mechanischen Systems eingebaut werden. Das Vorgehen ist dabei von der Modellierung des zu betrachtenden Systems abhängig.

Systeme, welche im Vergleich zu ihren Bewegungen nur kleine Verformungen aufweisen, werden im allgemeinen als Starrkörper modelliert. Elastische Körper werden dagegen unter anderem bei der Untersuchung von Wellenausbreitungen, bei der Bestimmung von Verformungen und bei Spannungsanalysen eingesetzt. Die flexiblen Mehrkörpersysteme vereinen die Starrkörper mit den elastischen Ansätzen, indem sie große Bewegungen mit überlagerten elastischen Verformungen zulassen.

Im Rahmen dieser Arbeit soll eine geeignete Methode zur Berechnung von elastischen Mehrkörpersystemen mit Reibkontakten entwickelt werden. Das Ziel ist es, diese Methode bei der Untersuchung des Bremsenquietschens einzusetzen.

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Publikationen

  • Eberhard, Peter: Kontaktuntersuchungen durch hybride Mehrkörpersysteme/Finite Elemente Simulationen. Aachen: Shaker, 2000.
  • Pfister, Jens: Contact Problems of Flexible and Rigid Bodies, Zwischenbericht ZB-122. Stuttgart: Universität, Institut für Technische und Numerische Mechanik, 2000.

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