Modellierung und experimentelle Untersuchung von Reifen-Fahrbahn Interaktions-Phänomenen unter Berücksichtigung flexibler Befestigungsaufbauten

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In der Fachliteratur wurden bisher noch keine leistungsfähigen dreidimensionalen Berechnungsmodelle zur Untersuchung der Reifen-Fahrbahn-Interaktion vorgestellt. In der Regel wird eine der beiden Komponenten – entweder die Fahrbahnbefestigung oder der Reifen – stark vereinfacht. Aus diesem Grund besitzen die Ergebnisse solcher Untersuchungen nur eine eingeschränkte Güte. Mit Hilfe der im Antrag vorgestellten Vorgehensweise kann diese Einschränkung überwunden werden. Erstmalig werden realitätsnahe Untersuchungen der relevanten Einflussgrößen beider Teilsysteme erreicht. Dabei wird ein fundiertes Verständnis der mechanischen Zusammenhänge der gekoppelten Systeme entwickelt und ein tieferer wissenschaftlicher Einblick in die Wirkungsweise der Teilstrukturen der Teilsysteme möglich. Um die Nachteile einer vereinfachenden Modellierung der mechanischen Einwirkungen eines Reifens (räumlich unveränderliche Last, verteilt über bestimmte Kontaktfläche) auf die Straßenbefestigung zu beheben, wird eine Arbitrary Lagrangian Eulerian (ALE)-Formulierung für den Reifen sowie für die Straßenbefestigung eingesetzt. Diese Formulierung erlaubt es, FE-Modelle zu nutzen, die auf Basis von Lagrange-Formulierungen erstellt wurden, und eine Euler-Formulierung zuzufügen, um die Relativverschiebungen zwischen dem Material des Reifens und dem Material der Straßenbefestigung während des Rollvorgangs zu erfassen. Die signifikanten Modellparameter werden mit Materialuntersuchungen ermittelt. Das gekoppelte Modell wird anhand großmaßstäblicher Versuche zur Reifen-Fahrbahn- Interaktion überprüft.