Flavien Foko Foko

• Die tribologische Untersuchung von mechanischen Kontaktproblemen nimmt im Maschinenbau einen immer wichtigeren Platz ein. Sie ermöglicht ein tieferes Verständnis von Phänomenen wie Reibung und Verschleiß auf der Mikroebene und trägt zur Optimierung von Maschinenelementen bei. Eine große Herausforderung besteht darin, die Rechenzeit trotz der hohen Auflösung gering zu halten. Dazu bieten die Randelementmethoden eine große Rechenzeitoptimierung für eine Kategorie von Kontaktproblemen, die durch bestimmte Annahmen definiert werden. Die auf der Halbraumtheorie basierende semi-analytische Methode, die Gegenstand dieser Arbeit ist, gehört zu den Randelementmethoden. Die Halbraumtheorie beruht auf Grundannahmen wie beispielsweise dem linearen elastischen Materialverhalten oder der alleinigen Berücksichtigung lokaler Verformungsanteile. Diese verhindern die Anwendbarkeit der Methode auf spezielle Fälle in der Dichtungstechnik und im Wälzlager. Im Rahmen dieser Arbeit soll ein am Institut bereits vorhandenes semi-analytisches Kontaktmodell für den Normalkontakt mit linear elastischem Materialverhalten der Kontaktpaare erweitert werden, um eine Anwendung in der Dichtungstechnik und in Wälzlagern zu ermöglichen. Mit dem Modell sollen Reibung und Verschleiß im Dichtkontakt sowie Plastizität (Kontaktpressung- und Oberflächenveränderungen sowie belastungsinduzierte Eigenspannungen) und Materialinhomogenität im Wälzkontakt untersucht werden können. Eine Modellvalidierung wird in den beiden Anwendungsfällen durch Vergleich mit experimentellen Messergebnissen durchgeführt.
• The tribological investigation of mechanical contact problems is becoming increasingly important in mechanical engineering. It enables a deeper understanding of phenomena such as friction and wear at the micro level and contributes to the optimisation of machine elements. A major challenge is to keep the computation time low despite the high resolution. For this purpose, the boundary element methods offer a great computational time optimisation for a category of contact problems defined by certain assumptions. The semi-analytical method based on the half-space theory, which is the subject of this work, belongs to the boundary element methods. The half-space theory is based on basic assumptions such as linear elastic material behaviour or the only consideration of local deformation components. These limit the applicability of the method to special cases in sealing technology and rolling bearings. Within the scope of this work, a semi-analytical contact model for normal contact with linear elastic material behaviour of the contact pairs, which already exists at the institute, is to be extended in order to enable an application in sealing technology and in rolling bearings. With the model, friction and wear in the sealing contact as well as plasticity (contact pressure and surface changes as well as load-induced residual stresses) and material inhomogeneity in the rolling contact should be able to be investigated. A model validation is carried out in the two application cases by comparison with experimental measurement results.