Energie- und drehimpulskonsistente Diskretisierungsverfahren für reibungsbehaftete dynamische Kontaktvorgänge

Projektdetails

Ziel dieses Forschungsprojekts ist die Entwicklung numerischer Methoden zur Simulation von Reibungskontaktproblemen bei Körpern, die starken Verformungen ausgesetzt sind. Die derzeit vorherrschende Kontaktbeschreibung, die Node-to-Segment-Methode (NTS), soll durch die variationskonsistente Mortar-Methode ersetzt werden. Diese Methode ermöglicht eine effizientere Behandlung von Kontaktproblemen, da eine extrem feine Diskretisierung der Kontaktfläche vermieden werden kann.
Darüber hinaus streben wir die Entwicklung impliziter, strukturerhaltender Zeitintegrationsschemata zweiter Ordnung für Reibungskontaktprobleme an, die sowohl auf der traditionellen NTS-Methode als auch auf der kürzlich entwickelten Mortar-Methode basieren. Die variationskonsistente Behandlung der konstitutiven Reibungsgesetze ist Gegenstand mehrerer laufender Forschungsprojekte. Unter Verwendung eines konstitutiven Modells für trockene Coulomb-Reibung müssen wir in Analogie zur Plastizität Rückabbildungsschemata anwenden, um zu entscheiden, ob bei der spezifischen Formulierung der Mortar-Methode Haft- oder Gleitverhalten auftritt. Die Definition und die experimentelle Verifizierung der anisotropen Reibungsgesetze ist Teil des gemeinsamen Forschungsprojekts.

Die Anwendung eines strukturerhaltenden Zeitintegrationsschemas, das im Rahmen dieses Forschungsprojekts entwickelt werden soll, ermöglicht eine effiziente Behandlung von transienten Systemen. Die algorithmische Umsetzung physikalischer Eigenschaften wie der Impulsabbildungen ist von großer Bedeutung. Es wird erwartet, dass der neu entwickelte Integrator Eigenschaften wie Genauigkeit, numerische Stabilität und Robustheit erheblich verbessert.
 

Gruppe: 

• Dr. Marlon Franke
• Prof. Dr. Christian Hesch 
• Prof. Dr. Peter Betsch (Institut für Mechanik, Karlsruher Institut für Technologie KIT)