Die Dynamik der Reibung hat Ihren Ursprung in der Grenzschicht zwischen zwei sich berührenden Körpern. Die Prozesse, die diese Dynamik gestalten, sind bis heute nicht umfassend verstanden. Es existieren bereits verschiedene Modellierungsansätze, welche allerdings zum Teil Annahmen beinhalten, die nicht verifiziert werden können. Bekannt ist, dass in der Grenzschicht einiger Systeme Kontaktpatches entstehen können und diese die Kraftübertragung wesentlich beeinflussen.
In dieser Arbeit wird ein neuartiger Ansatz zur Modellierung der Dynamik von Reibprozessen hergeleitet und vorgestellt. Grundlage dafür sind Sprag-Slip Elemente. Dabei wird im Wesentlichen deren charakteristische Eigenschaft ausgenutzt, dass diese Elemente Schwingungen beschreiben, welche keinerlei Gleitreibung beinhalten. Die Schwingung basiert auf einem zyklischen Wechsel von Haftreibung und kontaktfreien Phasen.
Es wird gezeigt, dass allgemein bekannte dynamische Effekte von Reibprozesses auch mit diesem Ansatz abgebildet werden können. Für die Modellierung werden einzelne Patches in der Grenzschicht jeweils durch ein solches Element verkörpert. Durch die Kopplung vieler Elemente ergibt sich ein Ausschnitt der gesamten Reibgrenzschicht.
Das Modell wird sowohl im Zeit- als auch im Frequenzbereich untersucht. Insbesondere wird dabei demonstriert, dass mit dem gewählten Ansatz anregungsunabhängige charakteristische Schwingungszustände erreicht werden. Das Modell inklusive der zu Grunde liegenden dynamischen Effekte beschreibt demnach einen alternativen Anregungsmechanismus für verschiedene bekannte Schwingungsphänomene. Durch die Art der Struktur des Modells ergeben sich zudem neue Möglichkeiten für eine Stabilitätsanalyse im Frequenzbereich bei reibbehafteten Systemen wie der Fahrzeugbremse.
Aktualisiert: 2021-04-14
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