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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
2018 & 2019
Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2018
Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University 2019
Genehmigende Fakultät
Fak04
Hauptberichter/Gutachter
;
Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2018-06-25
Online
DOI: 10.18154/RWTH-2018-230416
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/749908/files/749908.pdf
Einrichtungen
Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
FEM (frei) ; Particulate Matter (frei) ; Steady-State Algorithm (frei) ; Wear (frei) ; flywheel test bench (frei) ; infrared (frei)
Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620
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.The goal of this contribution is to present the modular designed test bench with the advanced measurement system for friction systems. The design and construction process and the installation of the measurement system is the main part of this work. Another part of this work is the design of the tribometer for the validation of numerical models with well defined variables such as the normal force, the rotational speed and the friction pairs. The design of the combined brake, which consists of a friction and an eddy-current brake closed the gap to the electro mobility. The efficient numerical treatment of the decoupled thermomechanical problem is carried out by the finite element method, where the overall solution procedure and the algorithmic implementation of the steady-state algorithm is described. The practical applicability of the steady-state algorithm is adapted to the real experiments of brake actions. Finally, the particulate matter and the wear behaviour of a friction system is measured with a Fast Mobility Particle Sizer. Due to the designed test benches and the numerical implementation, the gap of numerical models and the validation with the experiments is closed.
OpenAccess: 
PDF
(additional files)
Dokumenttyp
Dissertation / PhD Thesis
Format
online
Sprache
English
Externe Identnummern
HBZ: HT019890768
Interne Identnummern
RWTH-2018-230416
Datensatz-ID: 749908
Beteiligte Länder
Germany
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