Teilinstitut Dynamik/Mechatronik - Lehrveranstaltungen
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Dynamik mechanischer Systeme mit tribologischen Kontakten

Dynamik mechanischer Systeme mit tribologischen Kontakten
Typ: Vorlesung (V)
Semester: WS 19/20
Zeit:

Wird im WS 19/20 nicht angeboten.

SWS: 2
LVNr.: 216220

Vortragssprache:

Deutsch

Inhalt

Unterlagen zu jeder Vorlesung gibt es vorab zum Download im ILIAS (link) - am besten herunterladen und ausgedruckt oder auf Laptop/Tablet mitbringen...

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Hinweis

Die Vorlesung kann auch als Ergänzungsfach (E) im Rahmen des BSc/MSc-Studiums belegt und geprüft werden (siehe § 6.2 des Studienplans, http://www.mach.kit.edu/download/Studienplan_BSc_MSc_Stand_20100707.pdf).

Bei Fragen sprechen Sie mich bitte an!

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Ziele

Die Vorlesung soll eine Einführung in grundlegende Aspekte mechanischer Systeme mit Kontakten geben. Hierbei werden auch tribologische Parameter der Kontaktpaarungen in die Betrachtung miteinbezogen, da diese das Kontaktverhalten beeinflussen.

Zunächst werden Grundlagen zur Beschreibung und Behandlung von Systemen mit Kontakten vermittelt. Ohne Fokussierung auf bestimmte Software sollen dabei auch gängige Verfahren vom Grundsatz her angesprochen werden. Anhand von Beispielen und Teilproblemen werden die im ersten Teil gelegten Grundlagen vertieft. Die angesprochenen Anwendungen reichen dabei von Stoßproblemen über reibungserregte Schwingungen bis hin zur Beschreibung geschmierter Kontaktstellen.

 

Inhalt

I) Grundlagen
- Kontaktkinematik
- elementare Kontaktkinetik (synthetisch), Formulierung als Komplementaritätsproblem
- Systeme mit einseitigen Nebenbedingungen (Lagrangesche Gleichungen I. Art, 'active set'-Strategien, LCP-Formulierung, Penalty-Verfahren)
- analytische Systemdynamik mittels Lagrange-d'Alembert-Prinzip (P.d.v.A.)
- Darstellung als Variationsungleichung / Prinzip von Fourier
- statische Probleme als Optimierungsaufgabe
- lokale, (quasi)statische Oberflächendeformation mittels Halbraumtheorie

II) Vertiefung & Anwendungen
- quasistatischer Normalkontakt: Hertzsche Kontakttheorie, rauhe Oberflächen, konstitutive Kontaktgesetze, Verschleiß
- reibungserregte Schwingungen: elementare Reibschwinger, Stick-Slip, Quietschen von Kfz-Bremsen
- Schwingungen mit Reibung: Schwingungssysteme mit trockener Reibung, Fügestellen
- geschmierte Kontakte: Reynolds-Dgl, Gleitlager (Kurz-/Langlagerlösung), Rotoren in Gleitlagern, Sonderlager (Sintergleitlager, Gaslager), Elastohydrodynamische Kontakte (EHD)

 

Literatur

UB Karlsruhe
- Willner, Kontinuums- und Kontaktmechanik (UB Karlsruhe)
- Wriggers, Computational Contact Mechanics (UB Karlsruhe)
- Laursen, Computational Contact and Impact Mechanics (UB Karlsruhe)
- Johnson, Contact Mechanics (UB Karlsruhe)
- Pfeiffer, Glocker, Multibody dynamics with unilateral contacts (UB Karlsruhe)
- Szeri, Fluid Film Lubrication(UB Karlsruhe)
- Goryacheva, Contact Mechanics in Tribology (UB Karlsruhe: innerhalb Campus verfügbar)
- Stolarski: Tribology in machine design (UB Karlsruhe, innerhalb Campus online verfügbar)
- Neale: The tribology handbook (UB Karlsruhe, innerhalb Campus online verfügbar)

Online verfügbare Dissertationen:
- Waltersberger, Strukturdynamik mit ein- und zweiseitigen Bindungen aufgrund reibungsbehafteter Kontakte (UB Karlsruhe)
- Keppler, Zur Modellierung und Simulation von Mehrkörpersystemen unter Berücksichtigung von Greifkontakt bei Robotern(UB Karlsruhe)
- Hetzler, Zur Stabilität von Systemen bewegter Kontinua mit Reibkontakten am Beispiel des Bremsenquietschens (UB Karlsruhe)
- Saeed, A Contribution to Computational Contact Procedures in Flexible Multibody Systems (UB Stuttgart)
- Harnau, Finite Volumen-Schalenelemente für große Deformationen und Kontakt (UB Karlsruhe)

 

Hinweis:

Zur Einführung in die Tribologie an sich existieren die Veranstaltungen Tribologie A und B des IZBS (link zu weiteren Informationen).