Studien- und Abschlussarbeiten

Aufgabenstellung/Ziel

Das Institut für Dynamik und Schwingungen erforscht in Zusammenarbeit mit Continental das dynamische Verhalten von Reifen in der Profilklotzebene. Bei der Analyse eines Reifenprofilklotzes auf einer nassen Fahrbahn liefert die FEM-Simulation wertvolle Einblicke in die Interaktionen zwischen Reifen und Fahrbahnoberfläche. Diese Simulationen sind entscheidend, um die Wasserverdrängung, den Kontaktdruck und die daraus resultierende Haftung des Reifens zu verstehen. Für die Modellierung der Reibung auf nasser Fahrbahn finden sich in der Literatur verschiedene Ansätze. Einerseits kann das viskose Zwischenmedium selbst simuliert werden (CFD, SPH) um die Effekte der Wasserverdrängung und der viskosen Reibung abzubilden, andererseits kann die direkte Simulation des Wassers umgangen werden, indem diese Effekte in ein lokales Reibgesetz implementiert werden.
Ziel dieser Arbeit ist die Gegenüberstellung verschiedener geeigneter Ansätze.

Die Arbeit umfasst eine Literaturrecherche zur Modellierung eines viskosen Zwischenmediums bei der Reifen-
Fahrbahn-Reibung

Voraussetzungen:

-  Selbstständige Arbeitsweise
-  Gute Deutsch- oder Englischkenntnisse in Wort und Schrift

Das Institut für Dynamik und Schwingungen erforscht in Zusammenarbeit mit Continental das dynamische Verhalten von Reifen in der Profilklotzebene. Bei der Analyse eines Reifenprofilklotzes auf einer nassen Fahrbahn liefert die FEM-Simulation wertvolle Einblicke in die Interaktionen zwischen Reifen und Fahrbahnoberfläche. Die Wasserverdrängung und der Kontaktdruck spielen für die übertragbaren Kräfte zwischen Reifen und nasser Fahrbahn eine wichtige Rolle. Für die Simulation der Gesamtreibung können die aus dem viskosen Zwischenmedium resultierenden Effekte in Form von analytischen Gleichungen in das lokale Reibgesetz implementiert werden. Dadurch entfällt die Notwendigkeit das viskose Zwischenmedium selbst in das FEM-Modell zu integrieren. Ziel dieser Arbeit ist die Ermittlung eines geeigneten Ansatzes für das lokale Reibgesetz unter Berücksichtigung eines viskosen Zwischenmediums und die Implementierung in ein bereits vorhandenes FEM-Modell.

Die Arbeit umfasst die folgenden Punkte:
- Literaturrecherche zum Thema
- Implementierung des angepassten Reibgesetzes in ein bereits vorhandenes FEM-Modell
-  Durchführen von Parameterstudien in der Simulation

Voraussetzung

- Selbstständige Arbeitsweise
- Gute Deutsch- oder Englischkenntnisse in Wort und Schrift
- Grundlegende Programmierkenntnisse sind von Vorteil
- Erfahrungen mit ABAQUS (idealerweise auch mit User Subroutines)

Start ab sofort

Thema

Das Institut für Dynamik und Schwingungen erforscht in Zusammenarbeit mit Continental das dynamische Verhalten von Reifen in der Profilklotzebene. Bei der Analyse eines Reifenprofilklotzes auf einer nassen Fahrbahn liefert die FEM-Simulation wertvolle Einblicke in die Interaktionen zwischen Reifen und Fahrbahnoberfläche. Diese Simulationen sind entscheidend, um die Wasserverdrängung, den Kontaktdruck und die daraus resultierende Haftung des Reifens zu verstehen. Für die Modellierung der Reibung auf nasser Fahrbahn finden sich in der Literatur verschiedene Ansätze. Einen Ansatz stellt die Methode der „Smoothed Particle Hydrodynamics“ (SPH) dar, mit der das viskose Zwischenmedium in Form
von einzelnen Partikeln modelliert werden kann um die Effekte der Wasserverdrängung und der viskosen Reibung abzubilden. Ziel dieser Arbeit ist die Ausarbeitung eines einfachen Modells zur Simulation der Reibung eines Reifenprofilblocks auf einer mit einem Flüssigkeitsfilm bedeckten glatten Fahrbahn.

Die Arbeit umfasst die folgenden Punkte:

•  Literaturrecherche zum Thema
• Implementierung des Flüssigkeitsfilms in ein vereinfachtes FEM-Modell
• Durchführen von Parameterstudien in der Simulation um mögliche Grenzen aufzuzeigen

Voraussetzung

• Selbstständige Arbeitsweise
• Gute Deutsch- oder Englischkenntnisse in Wort und Schrift
• Grundlegende Programmierkenntnisse sind von Vorteil
• Erfahrungen mit ABAQUS (idealerweise auch mit User Subroutines)

Start ab sofort

Thema

Das Institut für Dynamik und Schwingungen erforscht in Zusammenarbeit mit Continental das dynamische Verhalten von Reifen in der Profilklotzebene. Die Untersuchung geschieht größtenteils experimentell und ist dementsprechend mit relativ hohem Aufwand zur Vorbereitung und Durchführung und eingeschränktem Einblick in die Mechaniken verbunden.
Simulationen bieten hier den Vorteil einer günstigeren und schnelleren Möglichkeit physikalisches Verständnis des dynamischen Verhaltenes eines Reifenprofilklotzes auf verschiedenen Untergründen zu gewinnen. Bei der FEM-Simulation können aufgrund der großen lokalen Kräfte im Kontakt starke Verformungen des Profilblocks auftreten, welche das Netz auseinander reißen und zum Abbruch der Simulation führen. In der Literatur existiert ein Ansatz den geometrischen Körper während der Simulation neu zu vernetzen. Diese Methode kann eine Lösung des Problems in der Profilblock-Simulation darstellen und bietet die Möglichkeit Verschleiß mit abzubilden.

Die Arbeit umfasst die folgenden Punkte:

• Literaturrecherche zum Thema
• Implementierung der erarbeiteten Methode in ein bereits vorhandenes FEM-Modell

Voraussetzung

• Interesse an Radrennsport und experimentellen Arbeiten
• Eigenständige Arbeitsweise
• Überzeugende 5-zeilige Motivation per mail

Starttermin ab sofort

Ansprechpartner

Aufgabenstellung/Ziel

Ultraschallsysteme bieten aufgrund ihrer elektromechanischen Charakteristik interessante Möglichkeiten bzgl. ihres Einsatzes in Prozessen. In vorangegangenen Untersuchungen konnte nachgewiesen werden, dass eine Beeinflussung der Schwingungsform (hier: eine Longitudinalschwingung) in einem Ultraschallsystem durch die Verwendung von sog. passiven Piezokeramiken möglich ist. Dazu wurde ein Modellsystem entwickelt und schwingungstechnisch analysiert, siehe Abbildung. Nachdem der Nachweis der Machbarkeit am Modellsystem erfolgreich war, besteht der nächste Schritt in der Übertragung dieser Technologie auf einen realen Prozess. Ein bereits bestehendes Ultraschallsystem muss dahingehend angepasst werden, sodass passive Piezokeramiken an bestimmten Stellen in das System eingebracht werden können.

Aufgaben:

•  Einarbeitung in die schwingungstechnische Systemauslegung mittels Matlab und Ansys Workbench
•  Entwurf von Komponenten für das bestehende Ultraschallsystem zur Einbringung von passiven Piezokeramiken
•  Vermessung der Schwingungsform des Ultraschallsystems mittels Laser-Doppler Vibrometrie

Anforderungen:

•  Verantwortungsvolle und selbstständige Arbeitsweise
•  Vorkenntnisse in Matlab oder in der Verwendung von Messgeräten wünschenswert
•  Der Umfang der Aufgaben wird an die jeweilige Art der Arbeit (Bachelor-, Studien-, Masterarbeit) angepasst

Starttermin ist ab sofort

Ansprechpartner