Methoden und Algorithmen zur Kontaktmechanik

Das zentrale Ziel dieses Forschungsprojektes besteht darin, einen allgemein gültigen Rahmen für konsistente Kontaktformulierungen zu schaffen, in dem die folgenden Eigenschaften der Kontaktfläche berücksichtigt werden: Die Oberflächen unterliegen finiten Deformationen, anisotrope Effekte des Coulombschen Reibungsmodells sowie adhäsive Effekte in Normalen Richtung.

Projektdetails

Ziel des vorliegenden Forschungsprojekts ist die Entwicklung von Mortar-basierten Methoden zur Kontaktanalyse, die unabhängig von der räumlichen Diskretisierung der (thermo-)elastischen Körper sind. Auf der Grundlage des Projekts "Energie- und drehimpulskonsistente Diskretisierungsverfahren für reibungsbehaftete dynamische Kontaktvorgänge" werden weitere Reibungskonstitutivmodelle untersucht, die über das Coulomb-Trockenreibungsmodell hinausgehen.
Auf dieser Grundlage werden die virtuelle Kontaktarbeit sowie die normalen und tangentialen Kontaktbedingungen an die zugrunde liegende räumliche Diskretisierung der Körper angepasst. Insbesondere werden NURBS-diskretisierte Körper verwendet. Dementsprechend muss die Segmentierungstechnik zur Auswertung der Mortar-Kontaktintegrale für NURBS-diskretisierte Kontaktpaare entwickelt werden, wobei das Fachwissen und die Erfahrung aus früheren Domänenzerlegungsprojekten für diese Aufgabe von Vorteil sind.
Um die Stabilität der Simulation zu gewährleisten, werden für die zeitliche Diskretisierung strukturerhaltende Methoden angewendet. Darüber hinaus werden unsere Kontaktmethoden mit Rissausbreitungsmethoden im Bereich großer Verformungen kombiniert. Konkret wird unsere kontinuitätsmechanische Formulierung um ein Phasenfeldmodell für die Bruchmechanik erweitert.

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