Numerische Auslegung von Oberflächenmikrotexturen für geschmierte tribologische Kontakte

dc.contributorWartzack, Sandro
dc.contributorGachot, Carsten
dc.contributor.advisorWartzack, Sandro
dc.contributor.authorMarian, Max
dc.contributor.editorFranke, Jörg
dc.contributor.editorHanenkamp, Nico
dc.contributor.editorHausotte, Tino
dc.contributor.editorMerklein, Marion
dc.contributor.editorSchmidt, Michael
dc.contributor.editorWartzack, Sandro
dc.date.accessioned2021-08-26
dc.date.available2021-08-25
dc.date.created2021
dc.date.issued2021-08-26
dc.description.abstractDespite the large numbers of experimental and theoretical investigations in literature, the approach of surface micro-texturing to control friction and wear of tribological contacts is still in a trial-and-error phase. The main reason for the lack of industrial scale implementation is that the tribological behavior and advantageous micro-texture geometries and arrangements largely depend on the contact type and the operating conditions. Within the scope of this thesis, a methodology for designing micro-textures was developed. The main focus was on simulation models for the numerical prediction of the tribological behavior of micro-textures in lubricated contacts based on the Finite Element Method. The possibility of tailor-made micro-texture designs was provided by a meta-model of optimal prognosis in combination with evolutionary optimization algorithms. The suitability and validity of these approaches have been demonstrated by application to various hydrodynamic, hard and soft elastohydrodynamic contacts from the model to the component level, as well as by accompanying experimental investigations. In the future, the implementation in commercially available software as well as the development of generalized design guidelines will allow the broad usability by researchers and engineers for various applications.en
dc.description.abstractTrotz einer Vielzahl an experimentellen und theoretischen Untersuchungen in der Literatur befindet sich der Ansatz der Oberflächenmikrotexturierung zur Steuerung von Reibung und Verschleiß in Tribo-Kontakten noch immer in der Trial-and-error-Phase. Ein ausbleibender Einzug in die industrielle Serienanwendung liegt insbesondere daran, dass der Einfluss auf das tribologische Verhalten und vorteilhafte Mikrotexturgeometrien und -anordnungen von der jeweiligen Kontaktart und den Betriebsbedingungen bedingt werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde daher eine Vorgehensweise zur Gestaltung von Oberflächenmikrotexturen erarbeitet. Den zentralen Kern bildeten dabei Simulationsmodelle zur numerischen Vorhersage des tribologischen Verhaltens von Mikrotexturen in geschmierten Kontakten basierend auf der Finite Elemente Methode. Die Möglichkeit zur maßgeschneiderten Auslegung der Mikrotexturgeometrie wurde durch ein Meta-Modell of Optimal Prognosis in Verbindung mit evolutionären Optimierungsalgorithmen geschaffen. Die Eignung und Validität wurde durch Anwendung für verschiedene hydrodynamische sowie harte und weiche elastohydrodynamische Kontakte von der Modell- bis hin zur Komponentenebene sowie durch begleitende experimentelle Untersuchungen aufgezeigt. Die Implementierung in kommerzieller Software sowie die Ableitung verallgemeinerter Gestaltungsrichtlinien erlauben zukünftig insbesondere die breite Nutzbarkeit durch Forschende und Entwicklungsingenieur*innen für verschiedene Anwendungen.de
dc.format.extentxviii, 276 Seiten
dc.identifier.citationmb.fau.de/diss
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.25593/978-3-96147-440-0
dc.identifier.isbn978-3-96147-440-0
dc.identifier.opus-id17078
dc.identifier.urihttps://open.fau.de/handle/openfau/17078
dc.identifier.urnurn:nbn:de:bvb:29-opus4-170789
dc.language.isode
dc.publisherFAU University Press
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/deed.de
dc.subjectOberflächenmikrotexturen
dc.subject.ddcDDC Classification::6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften :: 60 Technik :: 600 Technik, Technologie
dc.subject.ddcDDC Classification::6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften :: 62 Ingenieurwissenschaften :: 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
dc.titleNumerical design of surface micro-textures for lubricated tribological contactsen
dc.titleNumerische Auslegung von Oberflächenmikrotexturen für geschmierte tribologische Kontaktede
dc.typedoctoralthesis
dcterms.publisherFAU University Press
local.date.accepted2021-07-26
local.notesOpusParallel erschienen als Druckausgabe bei FAU University Press, ISBN: 978-3-96147-439-4
local.publisherplaceErlangen
local.sendToDnbfree*
local.series.id34
local.series.nameFAU Studien aus dem Maschinenbau
local.series.number372
local.subject.fakultaetTechnische Fakultät / Department Maschinenbau
local.subject.fakultaetTechnische Fakultät / Department Maschinenbau / Lehrstuhl für Konstruktionstechnik (KTmfk)
local.subject.gndTribologie
local.subject.gndHydrodynamik
local.subject.gndElastohydrodynamik
local.subject.gndReibung
local.subject.gndVerschleiß
local.subject.gndIngenieurwissenschaften
local.subject.gndMaschinenbau
local.subject.gndProduktionstechnik
local.subject.sammlungUniversität Erlangen-Nürnberg / FAU University Press
local.thesis.grantorFriedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) Technische Fakultät
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Diss. Reihe Maschinenbau, Band 372
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