Mehrkörper­dy­namik, Reibung und Ver­schleiß

In diesem Forschungsbereich behandeln wir Fragestellungen im Bereich der Dynamik technischer Systeme. Wir beschäftigen uns insbesondere mit der Analyse und Modellierung komplexer Mehrkörpersysteme. Für die Modellierung nutzen wir, je nach Anwendung und Modellierungstiefe, verschiedene Softwarelösungen wie bspw. ADAMS, SIMPACK oder NEWEUL. Unter anderem untersuchen wir die Bewegungstrajektorien und Schwingungen von Komponenten und Modulen und deren Rückkopplung auf das betrachtete Gesamtsystem. Hierbei steht vor allem die Modellierung des (nichtlinearen-) Systemverhaltens im Vordergrund.

Darüber hinaus beschäftigen wir uns mit komplexen Reibvorgängen. Denn erst die Reibung zwischen zwei Körpern ermöglicht eine Kraftübertragung, wie zum Beispiel zwischen Rad und Schiene oder Reifen und Fahrbahn. Diese Systeme werden mithilfe von Modellreduktionsverfahren und Multiskalensimulationen handhabbar gemacht. Eine skalenübergreifende physikalische Modellierung ermöglicht die ortsaufgelöste und detaillierte Abbildung des Reibverhaltens, die sich zudem numerisch effizient abbilden lässt.

Der Kontakt zwischen Körpern führt durch die Kraftübertragung und durch eintretende Relativverschiebung zwischen den Körpern unter Umständen zur Beschädigung der Kontaktpartner. Der hierdurch einsetzende Verschleiß ist in den meisten technischen Anwendungen nicht gewollt. Die Vorhersage des Verschleißverhaltens basierend auf der Beschreibung des detaillierten Reibverhaltens und der damit einhergehenden Geometrieänderung der Kontaktpartner ermöglicht die Vorhersage von abrasiven Vorgängen.

Ein wichtiges Themenfeld, in dem die o. g. Forschungsbereiche ihre Anwendung finden ist die Fahrzeug- und Fahrwerkstechnik, denn regellose Fahrbahnanregungen im Reifen-Fahrbahn Kontakt oder wechselnde äußere Kräfte beeinflussen die Dynamik eines Fahrzeugs. Fahrwerksysteme bilden wir in diesem Forschungsbereich detailliert als flexible Mehrkörpermodelle ab. Die Modelle werden mittels experimenteller Messungen am realen System verifiziert und validiert. Der Detaillierungsgrad der Modelle wird entsprechend des Analyseschwerpunkts gewählt und reicht von einfachen Modellen, bestehend aus idealen Gelenken und Starrkörpern, bis zu komplexen elastischen Modellen mit reduzierten FE-Strukturkörpermodellen und zum Beispiel detaillierten Modellen für die Gummi-Metall-Lager. Fahrwerk- und Fahrzeugsysteme können so in der Simulation hinsichtlich unterschiedlicher Kriterien wie zum Beispiel Fahrdynamik, Fahrkomfort, Fahrsicherheit und Reifenverschleiß bewertet und ausgelegt werden.

Ak­tuelle Forschung­sthe­men

Fahrzeug­dy­namik und Fahr­werks­tech­nik

Das Fahrwerk als eines der wichtigsten und komplexesten Systeme eines Kraftfahrzeugs bestimmt maßgeblich die Fahrdynamik eines gesamten Fahrzeugs.

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Abgeschlossene Pro­jekte

Re­ibleis­tungs­ver­teilung im Re­ifen­latsch

Das Fahrwerk bildet eines der komplexesten und wichtigsten Systeme in einem Automobil und stellt bei der Entwicklung stets eine Herausforderung dar, die eine systematische Erweiterung bisheriger Simulationsmethoden erforderlich macht.

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Fahr­werkkonzept für ver­schleißar­men Re­ifen-Fahr­bahn-Rollkon­takt

Heute werden an ein Fahrwerk hohe Anforderungen hinsichtlich Fahrkomfort, Fahrsicherheit und Fahrdynamik gestellt. Die Erfüllung dieser Anforderungen erfordert oftmals gegenläufige Maßnahmen, sodass die Fahrwerkauslegung in den meisten Fällen nur einen Kompromiss darstellt.

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Multiskalen-Kon­takt­mod­el­lier­ung des Rad-Schiene-Kon­takts

Die im Rad-Schiene-Kontakt entstehenden Tangentialkräfte bestimmen Spurführung und Fahrdynamik.

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Zeitef­f­iz­iente Ana­lyse glatt-nicht­linear­en Schwingver­hal­tens

Die Bestimmung des Frequenzübertragungsverhaltens von Strukturen mit nichtlinearer Charakteristik ist eine im technischen Bereich vielfach auftretende Aufgabe, z. B. für die genaue Bestimmung dynamischer Eigenschaften in der Entwurfsphase oder bei der Parametrierung von Modellen.

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An­s­prech­part­ner

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Jan Schütte

Dynamics and Mechatronics (LDM)

Team Leader "Multibody Dynamics, Friction and Wear" and "AI-supported engineering"

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