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Fabian Matter
Numerische und experimentelle Untersuchungen zur Modellierung und Simulation von Bremssystemen für die Analyse von Reibungsschwingungen
Reibungsbremsen sind wichtige Bestandteile in maschinellen Anlagen und Fahrzeugen. Jedoch gerade in Fahrzeugen sind Geräusche, die im Betrieb entstehenden können, unerwünscht, und werden deshalb zu verhindern versucht. Ursache für die Entstehung der Geräusche sind reibungsinduzierte Schwingungen, durch den Kontakt zwischen Belag und Rotor. In der Entwicklung von Bremsen werden sowohl experimentelle, als auch simulative Werkzeuge eingesetzt, um das NVH-Verhalten zu untersuchen. Der Fokus dieser Arbeit liegt darin, Verbesserungs- bzw. Erweiterungsmöglichkeiten der etablierten Simulationsmethode zur Bestimmung von Quietschereignissen, die Komplexe Eigenwertanalyse, aufzuzeigen und zu untersuchen.
Bei der Komplexen Eigenwertanalyse wird eine Stabilitätsbetrachtung des im Betrieb linearisierten Finite-Elemente-Modells durchgeführt. Bei der Berechnung der Projektionsmatrizen zur Reduktion des Systems werden jedoch die Dämpfungsmatrizen und Teile der Steifigkeitsmatrizen vernachlässigt. In dieser Arbeit wird der Einsatz einer parametrischen Modellordnungsreduktion gezeigt, mit dem es möglich ist, Dämpfungsterme und zirkulatorische Terme bei der Berechnung der Projektionsmatrix zu berücksichtigen.
Neben den Parametern wie Bremsdruck, Rotorgeschwindigkeit oder Reibwertverlauf hat auch die Temperatur und die Kontakttopografie einen Einfluss auf die Entstehung von reibungserregten Schwingungen im Bremssystem.In dieser Arbeit wird gezeigt, wie mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode effizient die Temperaturverteilung und die dazugehörige Formänderung von Bremsenbauteilen berechnet werden kann. Die Ergebnisse können als Modelupdate in der Komplexen Eigenwertanalyse verwendet werden und ermöglichen dadurch die Berücksichtigung von temperaturabhängigen Einflüssen.
Bei der Komplexen Eigenwertanalyse wird eine Stabilitätsbetrachtung des im Betrieb linearisierten Finite-Elemente-Modells durchgeführt. Bei der Berechnung der Projektionsmatrizen zur Reduktion des Systems werden jedoch die Dämpfungsmatrizen und Teile der Steifigkeitsmatrizen vernachlässigt. In dieser Arbeit wird der Einsatz einer parametrischen Modellordnungsreduktion gezeigt, mit dem es möglich ist, Dämpfungsterme und zirkulatorische Terme bei der Berechnung der Projektionsmatrix zu berücksichtigen.
Neben den Parametern wie Bremsdruck, Rotorgeschwindigkeit oder Reibwertverlauf hat auch die Temperatur und die Kontakttopografie einen Einfluss auf die Entstehung von reibungserregten Schwingungen im Bremssystem.In dieser Arbeit wird gezeigt, wie mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode effizient die Temperaturverteilung und die dazugehörige Formänderung von Bremsenbauteilen berechnet werden kann. Die Ergebnisse können als Modelupdate in der Komplexen Eigenwertanalyse verwendet werden und ermöglichen dadurch die Berücksichtigung von temperaturabhängigen Einflüssen.
Schlagwörter: Reibungsbremse; Reibungsschwingungen; Komplexe Eigenwertanalyse; Modellreduktion
Schriften aus dem Institut für Technische und Numerische Mechanik der Universität Stuttgart
Herausgegeben von Prof. Dr.-Ing. Peter Eberhard, Stuttgart
Band 2024,84
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