Energie- und drehimpulskonsistente Diskretisierungsverfahren für reibungsbehaftete dynamische Kontaktvorgänge.

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Christian Hesch
• Fachliche Zuordnung: Mechanik
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 133672541

Thema des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung von numerischen Methoden für die Simulation von Kontaktproblemen bei Körpern, die großen Deformationen unterliegen. Die bislang dominierende Kontaktbeschreibung über die ‚Node-To-Segment’ (NTS) Methode wird zunehmend von variationell konsistenten Kontaktbeschreibungen wie der Mortar Methode abgelöst. Diese neuen Methoden erlau-ben eine deutlich effizientere Kontaktsimulation, da eine extrem feine Diskretisierung der Kontaktober-fläche, wie sie durch die variationell nicht konsistente NTS Methode erzwungen wird, vermeidbar ist.Ziel des Forschungsvorhabens ist eine drehimpulskonsistente Mortar Kontaktbeschreibung für räumli-che Kontaktvorgänge, bei denen die beteiligten Körper große Derformationen erleiden können. Eine drehimpulskonsistente räumliche Diskretisierung der Kontaktzwangsbedingungen ist in Übereinstim-mung mit der fundamentalen Forderung nach Invarianz gegenüber Starrkörperrotationen und insbe-sondere bei dreidimensionalen Bewegungen von zentraler Bedeutung. Weiterhin wird dadurch die Konstruktion von Zeitintegrationsverfahren ermöglicht, die algorithmische Drehimpulserhaltung erlau-ben. Die Konstruktion eines mechanischen Integrators, der neben dem Drehimpuls auch den Impuls erhält und überdies energetisch konsistent ist, stellt ein weiteres Ziel des Vorhabens dar. Es sollen sowohl reibungsfreie als auch reibungsbehaftete Kontaktprobleme betrachtet werden. Es wird erwar-tet, dass sich der neu zu entwickelnde mechanische Integrator durch verbesserte Eigenschaften (Ge-nauigkeit, numerische Stabilität, Robustheit) gegenüber bestehenden Verfahren auszeichnet.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Professor Dr.-Ing. Peter Betsch