Kontakt- und Reibungssimulation mit Finiten Elementen
Die Finite-Elemente-Analyse ist eine sehr bekannte und verbreitete Methode zur Computersimulation, die im Bereich des Ingenieurwesens verwendet wird. Viele Problemstellungen aus dem Bereich der Ingenieurwissenschaften, wie beispielsweise die Berechnung der Reibung zwischen zwei Kontaktflächen, werden anhand analytisch nicht zu lösender Gleichungen ausgedrückt. Nicht nur, dass es sich bei den resultierenden Gleichungen um partielle Differenzialgleichungen handelt, zusätzlich beinhalten sie Parameter, die empirisch oder experimentell bestimmt werden müssen. Der Reibungskoeffizient ist ein Beispiel für diese Parameter. Trotz der zahlreichen industriellen Anwendungsmöglichkeiten der Finiten-Elemente-Methode schwankt die Häufigkeit ihrer Verwendung je nach Industriesektor deutlich. Um den Wissens- und Erfahrungsaustausch zwischen diesen einzelnen Sektoren zu erleichtern, hat die Europäische Kommission dieses thematische Netzwerk mit dem Namen FENET gegründet. Im Rahmen des Netzwerks konzentrierte man sich auf die Themenbereiche Haltbarkeit, Lebensdauerverlängerung, Multiphysik, neue Technologien sowie Produkt- und Systemoptimierung. Mit den mehr als 120 Organisationen repräsentiert das Netzwerk insgesamt acht Industriesektoren, darunter Bereiche wie die Luft- und Raumfahrtindustrie, die Bauindustrie, die biomedizinische Industrie und die Konsumgüterindustrie. Während des FENET-Projekts wurde die größte, jemals durchgeführte unabhängige Studie zur Verwendung der Finiten-Elemente-Technologie mit über 1.300 Teilnehmern initiiert. Zusätzlich finden jährliche Treffen der Mitglieder des Netzwerks statt, um bewährte Praktiken zu fördern und Probleme, auf die Anwender der Finiten-Elemente-Methode gestoßen sind, anzusprechen. Innerhalb des FENET-Netzwerks hat sich eine kleine Arbeitsgruppe speziell der Probleme angenommen, die sich bei der Modellierung von Kontaktproblemen und aufgrund der beschränkten Auswahl an verfügbaren Finite-Elemente-Softwarepaketen ergeben. Im Rahmen des Netzwerks wurde darüber hinaus nach neuen Wegen gesucht, den Anwendungsbereich der Finiten-Elemente-Methode zu erweitern. Die FENET-Arbeitsgruppe hat eine Reihe von neuen und weiterentwickelten Benchmarks für Kontaktsimulationen etabliert, hierunter der zweidimensionale Kontakt einer zylindrischen Walze, dreidimensionales Stanzen, Blechumformung, Federstift und Stahlwalze auf Gummi. Die Arbeitsgruppe hat einen Bericht zu den Benchmarks veröffentlicht, der unter folgender Internetadresse gefunden werden kann: http://www.fe-net.org/
