Mehrskalenmethoden für tribologische Analysen auf der Nanoskala basierend auf einer atomistischen/kontinuumsmechanischen Kopplung.

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Udo Nackenhorst, seit 4/2014
• Fachliche Zuordnung: Mechanik
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 214790164

Die Physik der Festkörperreibung muss im Rahmen einer skalenübergreifenden Modellierung beschrieben werden. Kontinuumsmechanische Modelle und assoziierte numerische Berechnungsverfahren (FEM) ermöglichen das Studium fraktaler Kontaktflächentopologien auf mehreren Längenskalen, wobei auch auf der kleinsten Längenskala empirische Kontaktgesetze notwendig sind. Auf der anderen Seite ermöglichen molekulardynamische (MD) Modelle das Studium der atomaren Wechselwirkung in den Kontaktflächen. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, diese beiden Modellansätze zu verbinden und leistungsfähige numerische Berechnungsverfahren für eine konsistente MD-FEM-Kopplung mit spezifischem Fokus auf reibungsbehaftete Kontaktprobleme bereitzustellen. Eine wissenschaftliche Herausforderung dabei ist unter anderem, die kinetische Energie in der atomaren Beschreibung in Form thermischer Energie in dem Kontinuums-Modell konsistent zu koppeln. Dafür sollen im Rahmen der geplanten Forschungsarbeiten solide Diskretisierung- und Kopplungstechniken in Zeit und Raum entwickelt werden. Im ersten Antragszeitraum sollen diese innovativen numerischen Methoden intensiv getestet und Sensitivitätsstudien zur Reibung nanotexturierter Kontaktflächen durchgeführt werden. Die Modellvalidierung auf Basis experimenteller Daten und die Parameteridentifikation ist für die zweite Förderperiode geplant.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Dr.-Ing. Wenzhe Shan, bis 4/2014