Es wird das elastische Feld, das von einem Indentor mit sphärischer Oberfläche i n einem geschichtet aufgebauten Probekörper erzeugt wird, berechnet. Dabei wird neben der Normalkomponente, die bereits in der bekannten Hertzschen L ösung näherungsweise berücksichtigt wird, auch das elastische Feld der Tangentia lkomponente für kleine Winkel zwischen Indentordruckkraft und deren Normalkompon ente betrachtet. Die zwischen Indentor und Probekörper bestehende Reibung führt zu zusätzlichen Zwangskräften, deren elastische Felder ebenfalls abgeleitet werd en. Mit Hilfe eines Ansatzes für die Lösung der Laplace-Gleichung in inhomogenen Räumen, der durch Anwendung der Methode der Spiegel- oder Bildladungen der Pote ntialtheorie erhalten wird, werden unter Anwendung der Potentialmethode Lösungen für den sphärischen Indentorversuch in geschichtete Probekörper entwickelt.

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Der Reibkontakt zwischen zwei Körpern hat entscheidende Einflüsse auf die Schwingungsselbsterregung. Da in der Literatur bisher vorwiegend ein Festkörper-Festkörper-Kontakt im Fokus steht, beschäftigt sich diese Arbeit mit einem Partikel-Festkörper-Kontakt. Dabei stehen Partikelsysteme in Form von Schüttgütern im Mittelpunkt. Ein bekanntes Beispiel solcher selbsterregten Schwingungen sind Silovibrationen. Dies sind Stick-Slip-Schwingungen beim Entleerungsvorgang von dünnwandigen Metallsilos. Untersuchungen mittels Fouriertransformation zeigen, dass die hörbaren Schwingungen sich aus einer Grundharmonischen und mehreren Oberwellen zusammensetzen. Diese Frequenzen sind allerdings weit oberhalb der numerisch untersuchten ersten Eigenfrequenzen der Silos. Ein Schwerpunkt der Arbeit liegt in den experimentellen Untersuchungen der Stick-Slip-Frequenz eines Schüttgut-Wand-Systems in einem speziell dafür entwickelten Versuchsstand. Es werden sowohl Systemkenngrößen, wie z.B. Geschwindigkeit, Systemsteifigkeit oder Masse, als auch tribologische Kenngrößen, wie z.B. Kontaktfläche oder -pressung, Materialkombination und Wandbeschaffenheit, auf ihren Einfluss auf die Stick-Slip-Frequenz untersucht. Ergänzend dazu wird die reale Kontaktfläche im statischen Zustand und bei einer äußeren dynamischen Anregung zwischen den Randpartikeln und einem Festkörper untersucht. Des Weiteren wird der tatsächliche Reibwert über der Relativgeschwindigkeit in Form einer Reibhysterese gemessen. In den Simulationsstudien wird ein Modell eines Reibschwingers vorgestellt und untersucht. Hier zeigen sich bereits bei einer stationären Kennlinie große Unterschiede in der Stick-Slip-Neigung und der Frequenz. In einer Modellerweiterung mittels einer zeitabhängigen Reibhysterese werden weiterführende Modellstudien getätigt. Hierbei steht vor allem das zeitabhängige Reibverhalten in der Haft- und Gleitphase im Fokus der Untersuchungen. / The friction contact between two bodies has an important influence on self-excited vibrations. Often the main focus is on a solid-solid contact. Therefore, this thesis focuses on a particle-solid contact, represented as the interaction between a bulk solid and a wall. Silo vibrations are a well known example of this kind of self-excited vibrations. Stick-slip vibrations occure during the discharging of thin walled metal silo. The hearable vibrations consist of a basic harmonic and some higher harmonics. The frequencies can be detected by a Fourier transform. One main focus of this thesis is the experimental investigation of the stick-slip frequency of a bulk solid-wall system. Therefore, a special test rig is designed. The investigation concentrates on system parameters, e.g. velocity, system stiffness or mass, on tribological parameters, e.g. contact area, pressure, material combination and wall surfaces, and their influence on the stick-slip frequency. Additional, the real contact area between particles in wall proximity and the wall itself is investigated in a static situation and during an external dynamic excitation. Furthermore, the real friction coefficient over the relative velocity will be measured. A model of a single mass friction oscillator will be presented and investigated in the simulation studies. Even with stationary friction characteristics this studies show big differences in the stick-slip stability and frequency. Henceforth, an advanced model with friction characteristics dependent on time in the form of a friction hysteresis is presented. There, the main focus is on the time dependent friction behaviour during the stick and slip phase of the oscillation.

Es wird das elastische Feld, das von einem Indentor mit sphärischer Oberfläche i n einem geschichtet aufgebauten Probekörper erzeugt wird, berechnet. Dabei wird neben der Normalkomponente, die bereits in der bekannten Hertzschen L ösung näherungsweise berücksichtigt wird, auch das elastische Feld der Tangentia lkomponente für kleine Winkel zwischen Indentordruckkraft und deren Normalkompon ente betrachtet. Die zwischen Indentor und Probekörper bestehende Reibung führt zu zusätzlichen Zwangskräften, deren elastische Felder ebenfalls abgeleitet werd en. Mit Hilfe eines Ansatzes für die Lösung der Laplace-Gleichung in inhomogenen Räumen, der durch Anwendung der Methode der Spiegel- oder Bildladungen der Pote ntialtheorie erhalten wird, werden unter Anwendung der Potentialmethode Lösungen für den sphärischen Indentorversuch in geschichtete Probekörper entwickelt.

Die vorliegende Arbeit schafft einen wichtigen Beitrag zum allgemeinen von fettgeschmierter Radialwellendichtungen. Es erfolgte eine breitangelegte experimentelle Einflussuntersuchung am Tribosystem Dichtung. Dies geschah sowohl durch Variation der Systemkenngrößen, wie z.B. Geschwindigkeit und Schmierstoff, als auch der tribologische Kenngrößen, wie z.B. Kontaktfläche oder -pressung durch die Wahl verschiedener Dichtungsbauarten- und Baugrößen. Durch Scherratenversuche wurde ein Viskositätsmodell für die Berechnung von strukturviskosen Fluiden und die Ableitung eines Temperaturberechnungsmodells für beliebige Wellendurchmesser realisiert. Anhand bestehender Ansätze wurden beide Modelle kombiniert genutzt zur Berechnung der Schmierfilmhöhe im Dichtspalt für die untersuchten Dichtungen. Hierbei wird der Unterschied zwischen Fett- und Ölcharakteristik herausgestellt. Durch eine erweiterte Geschwindigkeitsuntersuchung wird der Einfluss auf den Verlauf des GÜMBEL-Diagramms und seiner Funktion aufgezeigt.

Der Vortrag stellt das neue, unendlich reibungsbehaftete Kontaktmodell der FEM-Berechnungssoftware Pro/ENGINEER Mechanica in der Version Wildfire 4.0 von PTC vor. Dabei werden sowohl die Grundlagen des reibungsfreien Kontaktes als auch die Theorie des unendlich reibungsbehafteten Kontaktmodells behandelt sowie die Grundlagen der zur numerischen Lösung in der Software verwendeten Penalty- und Newton-Raphson-Methode erläutert. Als Anwendungsbeispiel für das reibungsfreie Kontaktmodell wird ein Zylinderrollenlager vollständig mit sämtlichen Wälzkontakten für verschiedene Lager- und Einbauspiele berechnet, die Ergebnisse umfassend dargestellt sowie eine analytische Gegenrechnung nach der Hertzschen Theorie ausgeführt, die sehr gute Übereinstimmung mit der numerischen Simulation zeigt. Für das reibungsbehaftete Kontaktmodell wird exemplarisch eine geschrumpfte Welle-Nabe-Verbindung unter Torsion berechnet. Diese wird einer analytischen Lösung sowie verschiedenen 2D-Idealisierungen (ebener Spannungszustand, ebener Dehnungszustand, 2D-Axialsymmetrie) gegenübergestellt.

Der Vortrag stellt das neue, unendlich reibungsbehaftete Kontaktmodell der FEM-Berechnungssoftware Pro/ENGINEER Mechanica in der Version Wildfire 4.0 von PTC vor. Dabei werden sowohl die Grundlagen des reibungsfreien Kontaktes als auch die Theorie des unendlich reibungsbehafteten Kontaktmodells behandelt sowie die Grundlagen der zur numerischen Lösung in der Software verwendeten Penalty- und Newton-Raphson-Methode erläutert. Als Anwendungsbeispiel für das reibungsfreie Kontaktmodell wird ein Zylinderrollenlager vollständig mit sämtlichen Wälzkontakten für verschiedene Lager- und Einbauspiele berechnet, die Ergebnisse umfassend dargestellt sowie eine analytische Gegenrechnung nach der Hertzschen Theorie ausgeführt, die sehr gute Übereinstimmung mit der numerischen Simulation zeigt. Für das reibungsbehaftete Kontaktmodell wird exemplarisch eine geschrumpfte Welle-Nabe-Verbindung unter Torsion berechnet. Diese wird einer analytischen Lösung sowie verschiedenen 2D-Idealisierungen (ebener Spannungszustand, ebener Dehnungszustand, 2D-Axialsymmetrie) gegenübergestellt.