Modelluntersuchungen zur Festkörperreibung via Molekular- und `smoothed particle`-Dynamik

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Ein physikalisches Verständnis der Reibung zwischen Festkörpern sowohl auf mikro- als auch mesoskopischen Längen- und Zeitskalen, und deren Kausalitätsbezug, sind bis heute in weiten Teilen unverstanden. Im beantragten Projekt sollen Ergebnisse aus der 'mikroskopischen' Nichtgleichgewichts-Molekulardynamik (NEMD) in die 'mesoskopischen' (sog. 'smoothed particle') Modellberechnungen einfließen, um so einerseits ein verbessertes Verständnis für die Auswirkungen mikroskopischer Reibphänomene auf die Materialeigenschaften zu erlangen, und andererseits für Anwendungen relevante (effiziente) Ansätze zur Berechnung makroskopischer Reibeigenschaften zur Verfügung stellen. Beide Simulationsmethoden wurden von uns bereits zum Einsatz gebracht. Im Rahmen der NEMD bedienen wir uns einer 'embedded atoms'-Methode zur Beschreibung eines Metalls. Das behandelte Volumen ist im Kubik-Nanometerbereich, und damit für die Untersuchung lokaler Kontakte (Asperite) ausreichend. In den 'smoothed particle'-Simulationen werden Materialgleichungen vorgegeben, die - aus der NEMD heraus motiviert und durch analytische Betrachtungen begleitet - zum Einsatz in mesoskopischen Berechnungen der Reibungsphänomene an ausgewählten Beispielen bestätigt werden sollen.