Methode der Dimensionsreduktion in Kontaktmechanik und Reibung

Eine Berechnungsmethode im Mikro- und Makrobereich

Authors: Popov, Valentin, Heß, Markus

  • Die erstmalige Beschreibung einer Berechnungsmethode für konkrete tribologische Systeme
  • Simulationen im Makro- und Mikrobereich werden möglich
  • Die Methode besticht durch extreme Schnelligkeit und Einfachheit
  • Grundlagen und praktische Anwendungsbeispiele der neuen Methode werden beschrieben
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About this book

Das Werk beschreibt erstmalig in einer geschlossenen Form eine Simulationsmethode zur schnellen Berechnung von Kontakteigenschaften und Reibung zwischen rauen Oberflächen.

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 gleichermaßen sind voneinander unabhängige Freiheitsgrade gegeben. Die MDR beinhaltet daher eine enorme Reduktion sowohl der Entwicklungszeit für die numerische Implementierung von Kontaktproblemen als auch der direkten Rechenzeit und kann letztlich in der Tribologie eine ähnliche Rolle einnehmen wie FEM in der Strukturmechanik oder bekannte CFD-Löser in der Hydrodynamik. Darüber hinaus erleichtert sie in hohem Maße analytische Berechnungen und bietet eine Art “Taschenausgabe” der gesamten Kontaktmechanik.
Messungen der Rheologie der kontaktierenden Körper sowie ihrer Oberflächentopographie und Adhäsionseigenschaften finden unmittelbaren Eingang in die Berechnung. Insbesondere ist es möglich, die gesamte Dynamik des Systems – beginnend mit der makroskopischen Systemdynamik über die makroskopische, dynamische Kontaktberechnung bis hin zum Einfluss der Rauheit – in einem numerischen Simulationsmodell zu erfassen. Die MDR erlaubt demnach die Vereinigung der charakteristischen Abläufe verschiedener Skalen.

Zielsetzung des Buches ist es, einerseits die Berechtigung und Zuverlässigkeit der Methode zu belegen, andererseits ihre äußerst einfache Handhabung interessierten Praktikern zu erklären.

About the authors

Die Autoren

Prof. Dr. rer. nat. Valentin L. Popov
studierte Physik und promovierte im Jahre 1985 an der staatlichen Lomonosow-Universität Moskau. Er habilitierte sich 1994 am Institut für Festigkeitsphysik und Werkstoffkunde der Russischen Akademie der Wissenschaften. Seit 2002 leitet er das Fachgebiet Systemdynamik und Reibungsphysik am Institut für Mechanik der Technischen Universität Berlin.

Dr.-Ing. Markus Heß
studierte Physikalische Ingenieurwissenschaft an der TU Berlin. Er promovierte im Jahre 2011 und erhielt für seine Dissertation im gleichen Jahr den Förderpreis der Gesellschaft für Tribologie. Seit 2011 leitet er den Fachbereich Physik am Studienkolleg der TU Berlin.

Reviews

Aus den Rezensionen:

 

“... Das Buch ist Ingenieuren aus der Industrie und der Bahnpraxis, Mitgliedern von Instituten, Hoch- und Fachschulen, die auf dem Gebiet der Kontaktmechanik arbeiten oder an Ergebnissen der Kontaktmechanik interessiert sind, zu empfehlen, insbesondere da es eine Methode aufzeigt, mit der man das Problem rauer Kontaktflächen in den Griff bekommen und dadurch vorteilhaft grundsätzliche, qualitative Einsichten gewinnen kann ...“ (Klaus Knothe, in: ZEVrail, Jg. 137, Heft 11-12, November-Dezember 2013)


Table of contents (20 chapters)

  • Einführung

    Popov, Valentin L. (et al.)

    Pages 1-6

  • Separation der elastischen und der Trägheitseigenschaften in drei-dimensionalen Systemen

    Popov, Valentin L. (et al.)

    Pages 7-18

  • Normalkontaktprobleme mit rotationssymmetrischen Körpern ohne Adhäsion

    Popov, Valentin L. (et al.)

    Pages 19-37

  • Normalkontakt mit Adhäsion

    Popov, Valentin L. (et al.)

    Pages 39-65

  • Tangentialkontakt

    Popov, Valentin L. (et al.)

    Pages 67-85

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Bibliographic Information

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Book Title
Methode der Dimensionsreduktion in Kontaktmechanik und Reibung
Book Subtitle
Eine Berechnungsmethode im Mikro- und Makrobereich
Authors
Copyright
2013
Publisher
Springer-Verlag Berlin Heidelberg
Copyright Holder
Springer-Verlag Berlin Heidelberg
eBook ISBN
978-3-642-32673-8
DOI
10.1007/978-3-642-32673-8
Hardcover ISBN
978-3-642-32672-1
Edition Number
1
Number of Pages
XV, 267
Number of Illustrations and Tables
98 b/w illustrations, 10 illustrations in colour
Topics