Aktualisiert: 2023-07-03
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Methode der Dimensionsreduktion in Kontaktmechanik und Reibung
Schlüsselwort: Elastomerreibung
Einfacher und sicherer Austausch von Komponenten in extrakorporalen Blutkreisläufen
Extrakorporale System zählen zu den anspruchsvollsten Therapieoptionen, da sie das Blut des Patienten außerhalb des Körpers führen. Die besonderen Eigenschaften von Blut, wie das Gerinnungssystem, stellen hohe Anforderungen an die Systeme. Bei etwa 80 % der Langzeitanwendungen fällt eine Komponente aus und muss ausgetauscht werden. Die aktuellen Verfahren zum Austausch sind für Patienten und Anwender optimierungsbedürftig.
Die Analyse der aktuell beschriebenen Verfahren und der Nutzeranforderungen zeigt, dass eine neue technische Lösung benötigt wird. Als zentrale Forderung wird die Einfachheit des Austauschs angesehen, die auf mehreren Ebenen zu einer erhöhten Sicherheit führt. Mit Hilfe der Konstruktionsmethodik werden mehrere Konzepte erstellt und bewertet, das am besten bewertete wird zur Validierung in einem Labormuster umgesetzt. Die Bedienkräfte entstehen vor allem durch die Reibung der Dichtungen. Bei Elastomeren spielen nichtlineare Aspekte und komplexe Abhängigkeiten eine entscheidende Rolle, die eine einsatznahe Vorhersage aus bestehenden Daten unmöglich machen. Eigene Untersuchungen zu benötigten Kontaktspannungen und Reibkräften zeigen, dass die Anpressdrücke und Kräfte nur etwa 10 % der üblicherweise verwendeten betragen.
Mit dem Labormuster werden das Dichtungskonzept sowie die Hämokompatibilität geprüft. Gebiete mit erhöhter Thrombengefahr werden durch CFD identifiziert und mittels PIV validiert. Durch Blutversuche wird gezeigt, dass die Hämolyse sehr gering ist. In der optimierten Konstruktion werden die gewonnenen Erkenntnisse zur Gestaltung des Strömungsweges umgesetzt und die Wirksamkeit mittels CFD gezeigt, abschließend wird die Erfüllung der Anforderungen geprüft.
Aktualisiert: 2021-09-30
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Methode der Dimensionsreduktion in Kontaktmechanik und Reibung
Experimentelle und modellbasierte Untersuchung der Reibmechanismen von Reifenprofilklotzproben auf rauen Fahrbahnoberflächen
Autoreifen gehören zu den sicherheitsrelevanten Komponenten von Fahrzeugen. Eine Anforderung an Reifen ist, möglichst kurze Bremswege zu gewährleisten. Die dafür benötigten Reibkräfte werden im Reifen-Fahrbahn-Kontakt übertragen. Die Höhe der Reibkräfte hängt von der Elastomerreibung zwischen Reifen und Fahrbahn ab. Die Elastomerreibung setzt sich aus den vier Einzelkomponenten Adhäsion, Hysterese, viskose Reibung und Kohäsion zusammen. Sie ist u. a. abhängig von der Gleitgeschwindigkeit, Normalkraft, Temperatur, Fahrbahnoberflächentextur, realen Kontaktfläche und der Gummimischung sowie der Profilklotzgeometrie.
Im Rahmen dieser Arbeit werden die beim ABS-Bremsen auftretenden Reibmechanismen im Reifen-Fahrbahn-Kontakt identifiziert und quantifiziert. Dazu werden verschiedene Experimente durchgeführt, um einzelne Reibmechanismen gezielt untersuchen und deren Einfluss auf die Gesamtreibung bestimmen zu können. Der Fokus der Untersuchungen liegt bei den im Reifen-Fahrbahn-Kontakt dominierenden Mechanismen Hysterese und Adhäsion. Zusätzlich erfolgt eine modellbasierte Betrachtung der Hysteresereibung.
Aktualisiert: 2019-11-07
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Elastomerreibung und Kraftübertragung beim Abscheren von aktiv betriebenen Vakuumgreifern auf rauen Oberflächen
Die vorliegende Arbeit beinhaltet die Analyse der Kraftübertragung und die Modellierung des Reibkoeffizienten μ auf rauen Oberflächen beim Abscheren von aktiv betriebenen Vakuumgreifern. Es werden die beiden Hauptkomponenten bei der Elastomerreibung (Hysterese, Adhäsion) modelliert. Zudem wird der Formschluss untersucht und im Detail beschrieben. Mit Hilfe des vorgestellten Reibmodells können Angaben für den Reibkoeffizienten zur Auslegung von Haltesystemen mit Vakuumgreifern gemacht werden. The present work includes the analysis of the load transmission and the modeling of the friction coefficient μ on rough surfaces during the shearing process of actively-driven vacuum grippers. The two main components of elastomeric friction (hysteresis and adhesion) are modeled. In addition, the positive locking is also examined in detail. The presented friction model allows to calculate the friction coefficient and therefore to optimize the design of restraint systems for vacuum grippers.
Aktualisiert: 2021-02-11
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Methode der Dimensionsreduktion in Kontaktmechanik und Reibung
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