Design of a brake test bench and the experimental and numerical investigation of friction pairings

• Konstruktion eines Bremsenprüfstandes und die experimentelle und numerische Untersuchung von Reibpaarungen

Lamjahdy, Abdelkrim; Markert, Bernd (Thesis advisor); Murrenhoff, Hubertus (Thesis advisor)

Aachen (2018, 2019)
Doktorarbeit

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2018

Kurzfassung

Die Ziele der vorliegenden Arbeit sind, die Fortschritte der numerischen Simulation von Reibpaarungen mit dem aktuellen Stand der Technik zu kombinieren. Hierzu wird das starkgekoppelte, multiphysikalische Problem entkoppelt und anhand von Python-Skripten automatisiert. Die Formulierung des eulerschen/lagrangeschen Simulationsansatzes wird in diesem Modell implementiert. Die numerische Simulation von Reibpaarungen wie z.B. die Reibpaarung Bremsscheibe-Bremsbelag wird anhand von CAD-Modellen oder selbstgezeichneten Modellen durchgeführt. Ausgehend von den Anfangsbedingungen und notwendigen Annahmen werden alle wesentlichen physikalischen Eigenschaften in der Modellierung berücksichtigt, die aus der Struktur, den sich bewegenden und interagierenden Reibpaarungen, des thermischen und mechanischen Materialverhaltens resultieren. Das entwickelte Simulationsmodell ist somit in der Lage, alle relevanten Nichtlinearitäten des stark gekoppelten, multiphysikalischen Problems abzubilden. Der Rechenaufwand oder die Simulationsdauer wird durch die Implementierung des eulerschen/lagrangeschen Simulationsansatzes enorm gesteigert. Um die praktische Abwendbarkeit des Modells unter Beweis zu stellen, werden mehrere Prüfstände entwickelt. Der Schwungmassenprüfstand ermöglicht die Untersuchung von Reibpaarung durch Einbringung von hohen Energien unter nahezu realen Gesichtspunkten. Der Tribometer ermöglicht die Validierung von Simulationsmodellen aufgrund von genau definierten Parametern, hinsichtlich der Geometrie der Reibpaarungen und den Belastungen. Eine erweitere und ergänzende Messtechnik ermöglicht, eine eindeutige Zuordnung des Reibverhaltens von Reibpaarung und ihren Ursachen zu erlangen.