Energie-, impuls und drehimpulskonsistente Kontaktbeschreibungen von thermomechanischen Systemen

Projektdetails

Unser Ziel ist die Entwicklung praktikabler numerischer Methoden zur Simulation komplexer Materialien und Oberflächen in Kontaktsituationen unter Berücksichtigung von Anisotropie und Adhäsionseffekten. Zu diesem Zweck gewinnen wir aus der Analyse der Mikro- und Nanostrukturen homogenisierte Daten für die im Allgemeinen nichtlinearen konstitutiven Reibungsgesetze und nutzen diese Daten als Ausgangspunkt für die Entwicklung sowohl eines eher traditionellen NTS als auch einer hochmodernen Mortar-Formulierung. Für die zeitliche Integration wenden wir implizite, strukturerhaltende Zeitintegratoren zweiter Ordnung an. Diese Klasse von Zeitintegrationsmethoden ist bekannt für ihre numerische Stabilität, insbesondere bei großen Zeitschritten. Wir nutzen diesen Rahmen für eine hocheffiziente Implementierung der Kontaktalgorithmen im Kontext der Finite-Elemente-Methode.
Zur Verifizierung der numerischen Simulation vergleichen wir diese mit experimentellen Ergebnissen. Am Ende des Projekts werden sowohl Konstitutionsgesetze zur Beschreibung von Adhäsion und anisotroper Reibung als auch eine konsistente und effiziente numerische Implementierung verallgemeinerter dreidimensionaler Kontaktprobleme vorliegen.

Projekt 1:
Energie-, impuls und drehimpulskonsistente Kontaktbeschreibungen von thermomechanischen Systemen

Gruppe: 

• Dr. Marlon Franke
• Prof. Dr. Christian Hesch 
• Prof. Dr. Peter Betsch, Lehrstuhl für Computational Mechanics, Universität Siegen

Projekt 2:
Zur höheren Komplexität von Grenzflächen-/Kontaktgesetzen mit beliebiger Anisotropie – Entwicklung numerischer Modelle und deren experimentelle Validierung
Gruppe: 

• Dr. Alexander Konyukhov, Institute of Mechanics, Karlsruhe Institute of Technology KIT
• Prof. Dr. Karl Schweizerhof, Institute of Mechanics, Karlsruhe Institute of Technology KIT