Effiziente Finite-Elemente-Lösung der Energiegleichung zur thermischen Berechnung tribologischer Kontakte

Die Reduktion des Kraftstoffverbrauchs und der Schadstoffemissionen sowie die Steigerung der Lebensdauer und Zuverlässigkeit bei abnehmender Baugröße und höheren Beanspruchungen gelten als Zielkonflikt der heutigen Motorentwicklung. Um diesen mit möglichst geringem Zeit- und Kostenaufwand zu entschärfen, erfolgt die numerische Berechnung konformer tribologischer Kontakte in der industriellen Praxis derzeit in EHD/MKS-Programmen. In diesen ist das Fluid isotherm und damit die Viskosität konstant. Die thermische Deformation der Bauteile kann lediglich als fest vorgegebene Kontur berücksichtigt werden. Eine genauere Auslegung hochbelasteter tribologischer Systeme erfordert die im Mischreibungsbereich auftretenden thermischen Effekte und deren Wechselwirkungen in einer TEHD/MKS-Simulation zu berücksichtigen. Die Umsetzung erfolgt unter Anwendung der FEM im Programm FIRST. Dabei liegt der Fokus besonders auf einer wirtschaftlichen Lösung mit hoher Rechenzeiteffizienz. Eine Validierung des TEHD-Algorithmus erfolgt anhand von auf einem stationär und instationär belasteten Pleuellagerprüfstand gemessenen Temperaturen.