Untersuchung und Anwendung komplexer, nichtlinearer, dynamischer Zustände in reiberregten mechanischen Systemen

• Antragsteller: Professor Dr. Norbert Hoffmann, seit 6/2021
• Fachliche Zuordnung: Mechanik ; Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 406233458

Reiberregte Schwingungen treten in einer Vielzahl von Anwendungen auf, von der Automobilindustrie bis zur Luftfahrt. Trotz großer Anstrengungen gelten sie nach wie vor oft als "zufällig", "schwer reproduzierbar", "launisch". Jüngere theoretische und numerische Arbeiten deuten nun darauf hin, dass bei reiberregten Schwingungen eine Vielzahl statischer und dynamischer Gleichgewichtszustände auftreten kann. Unter anderem räumlich lokalisierte Schwingungen, Haft-Gleit-Fronten und Haft-Gleit-Pulse. Diese Zustände, die meist nur transient auftreten und daher hier als transitorisch bezeichnet werden sollen, wurden bislang in der Untersuchung reiberregter Schwingungen häufig vernachlässigt, während der Untersuchungsschwerpunkt meist auf stationärem, globalen Antwortverhalten des Reibsystems lag. Hier wird vorgeschlagen, das Phänomen der räumlichen Schwingungslokalisierung im Fall reiberregter Schwinger zu untersuchen, einschließlich der Rolle von sich bewegenden Haft-Gleit-Fronten oder Haft-Gleit-Pulsen. Die im Versuch beobachtete "Zufälligkeit" könnte zurückgehen auf das mangelhafte Verständnis wie reiberregte Systeme bei Vorliegen einer Vielzahl transitorischer Zustände evolvieren. Zur Untersuchung beschränken wir uns auf reibungsselbsterregte, diskrete, reguläre Strukturen. Die beiden ersten Ziele und Arbeitspakete befassen sich mit der Untersuchung und Charakterisierung lokalisierter und sich bewegender Zustände hinsichtlich Existenz, Stabilität, Ausbreitungsgeschwindigkeit und Sensitivität gegenüber Systemparametern und Reibgesetz. Das dritte Ziel, und das zugehörige Arbeitspaket, zielen auf die Nutzbarmachung der beobachteten nichtlinearen Zustände und Eigenschaften. Betrachtet werden soll die Möglichkeit, gezielt geeignete dynamische Zustände auszuwählen, um gewünsche Reib- und Dämpfungseigenschaften auf Gesamtsystemebene einzustellen. Der vorliegende "Erstantrag" stellt eine außerordentliche und einzigartige Möglichkeit für den Antragsteller dar, frühzeitig selbstständig zu forschen und seine akademische Laufbahn weiter voranzutreiben. Das Institut für Strukturdynamik der Technischen Universität Hamburg bietet ein hervorragendes Umfeld, um die bisherigen Arbeiten des Antragstellers im Feld der Kontaktmechanik noch näher mit Aspekten der nichtlinearen Dynamik zusammenzubringen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Dr. Antonio Papangelo, bis 5/2021