Entwicklung und Anwendung eines Finite-Elemente-Systems auf Basis von Z88 zur Berechnung von Kontaktaufgaben aus der Antriebstechnik

Die Dissertation beinhaltet Forschungsergebnisse aus dem Bereich Finite-Elemente-Analyse zur Berechnung von Kontaktaufgaben aus der Antriebstechnik. Antriebstechnische Systeme, zum Beispiel Getriebe oder Welle-Nabe-Verbindungen, bestehen häufig aus vielen einzelnen Bauteilen. Deshalb ist die Kontaktberechnung ein wichtiger Bestandteil bei der Auslegung derartiger Systeme. Aufgrund der hohen Komplexität der Bauteile selbst sowie deren gegenseitigen Wechselwirkungen ist die Finite-Elemente-Analyse ein geeignetes Werkzeug. Entwickelt wurde eine Finite-Elemente-Methode zur Berechnung von Kontaktaufgaben in der Antriebstechnik. Die Methode wird für die Analyse von drei konkreten Aufgabenstellungen aus dem Bereich der Antriebstechnik angepasst und angewandt: Untersuchung des Grenzdrehmoments von Sternscheiben-Verbindungen unter Verwendung zylindrischer Randbedingungen, Berechnung des Grenzdrehmoments einer Überlastkupplung und Ermittlung des relativen Spannungskonzentrationsfaktors bei Stirnverzahnungen. Mithilfe der entwickelten Finite-Elemente-Methode werden für die genannten Beispiele Studien zu Finite-Elemente-Modellierungsparametern durchgeführt, um signifikante Einflussfaktoren zu identifizieren und die Methode unter Verwendung von experimentellen Messergebnissen zu verifizieren. Aus dem Abgleich der numerischen und experimentell ermittelten Ergebnissen wird eine Handlungsempfehlung zur Finite-Elemente-Modellierung und Kalibrierung der Methode gegeben. Die entwickelte Methode zur Finite-Elemente-Kontaktanalyse soll das Simulationsziel des jeweiligen Anwendungsfalls unter der Maßgabe geringen Modellierungsaufwandes durch den Nutzer und geringer Berechnungszeit gleichermaßen erreichen.