Energie-, impuls und drehimpulskonsistente Kontaktbeschreibungen von thermomechanischen Systemen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Christian Hesch
• Fachliche Zuordnung: Mechanik
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 213332783

Thema des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung von numerischen Methoden für die Simulation von Kontaktproblemen gekoppelter Systeme. Dabei sollen insbesondere thermomechanisch gekop-pelte dynamische Probleme betrachtet werden. Die Grundlagen sollen mit Hilfe sehr gut verstandener, konventioneller Kontaktbeschreibungen (sog. Node-to-Segment Methoden) erarbeitet und auf moder-ne Mortar Methoden übertragen werden.Die numerische Stabilität soll durch den Einsatz strukturerhaltender Zeitintegrationsverfahren gewähr-leistet werden. Diese Verfahren erlauben eine algorithmische und damit von der Zeitschrittweite unab-hängige Erhaltung zentraler physikalischer Größen wie dem Drehimpuls oder der Gesamtenergie.Das zentrale Ziel dieses Projektes besteht in der Entwicklung eines numerisch stabilen Integrators für thermomechanische Kontaktprobleme, basierend auf Mortar Methoden zur Beschreibung des Kontakt-interfaces. Diese Verfahrensweise erlaubt eine deutliche Effizienzsteigerung gegenüber bestehenden Methoden; der zu entwickelnde Integrator ermöglicht die Verwendung großer Zeitschritte, die Mortar Methode hingegen ermöglicht aufgrund der variationell konsistenten Beschreibung der nichtkonform diskretisierten Kontaktoberfläche die Verwendung deutlich größerer Elemente und damit eine Reduk-tion des numerischen Aufwands. Dieses Ziel ist für eine Vielzahl industrieller Applikationen wie von Reifenkontakt oder der Simulation von Verschleißvorgängen von herausragender Bedeutung.

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