Books by Rene Kallmeyer

Inhaltsangabe:Einleitung: Am Institut für Werkstofftechnik der Technischen Universität Ilmenau werden derzeit Untersuchungen zur Optimierung der Reibung von Werkstoffen gegen Eis durchgeführt. Als Optimierung wird hierbei die Verringerung der Reibung betrachtet, welche vor allem für Schneidwerkzeuge in der Lebensmittelindustrie, Eisbrecher oder Kufen für Wintersportgeräte von großer Bedeutung ist. Eine Optimierung im Sinne der Erhöhung der Reibung, zum Beispiel für Winterreifen wird hier nicht betrachtet. Zu diesem Zweck wurde in Zusammenarbeit mit der Firma TETRA ein Tieftemperatur-Tribometer nach dem Stift-Scheibe-Prinzip gebaut. Die wesentlichen Merkmale sind der Durchmesser der feststehenden Eisscheibe von 1,2 m und das rotierende Messsystem, welches sowohl Messungen auf einer Kreisbahn als auch auf einer Spiralbahn ermöglicht. Mit dem Tieftemperatur-Tribometer können materialabhängige und materialunabhängige Einflussfaktoren auf das tribologische Verhalten verschiedener Werkstoffe auf Eis untersucht werden. In dieser Diplomarbeit stehen die Abhängigkeiten der Reibungszahl von äußeren Einflussgrößen, wie Normalkraft, Eistemperatur und Gleitgeschwindigkeit im Vordergrund. Dabei sollen erstmals umfangreiche Messungen auf einer Spiralbahn und damit Bewegung auf einer unbenutzten Eisoberfläche weitere Einblicke in den Reibungsvorgang geben. Während des Reibungsprozess entsteht infolge des Schmelzens von Eis ein Wasserfilm an den Kontaktstellen zwischen Probe und Eis, welcher zu einen Schmierfilm führt der die Reibungszahl verändert. Da die Dicke des Wasserfilms noch nicht direkt gemessen werden kann, wurde ein Temperatur-Messsystem eingebaut. Damit sollen Abschätzungen der Wärmeströme in dem tribologischen System Probe / Eis möglich sein. Des Weiteren soll begonnen, werden ein geeignetes FEM-Modell aufzubauen und mit den Experimenten zu vergleichen. Vordergründig geht es dabei um die Simulation der realen thermodynamischen Verhältnisse. Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis: VERZEICHNIS VON ABKÜRZUNGEN UND FORMELZEICHENVI 0.EINLEITUNG1 1.GRUNDLAGEN2 1.1STRUKTURMECHANISCHE UND THERMODYNAMISCHE EIGENSCHAFTEN VON EIS2 1.1.1PHYSIK VON EIS2 1.1.2SCHMELZEN VON EIS6 1.1.2.1DRUCKSCHMELZEN7 1.1.2.2GRENZFLÄCHENSCHMELZEN8 1.1.2.3OBERFLÄCHENSCHMELZEN9 1.1.2.4REIBSCHMELZEN10 1.1.2.5QUASI FLÜSSIGER FILM11 1.2TRIBOLOGISCHE SYSTEME MIT EIS12 1.2.1TRIBOLOGIE ALLGEMEIN12 1.2.1.1REIBUNG13 1.2.1.2VERSCHLEIß15 1.2.1.3SCHMIERUNG15 1.2.2REIBUNG [¿]

Inhaltsangabe:Einleitung: Die Kenntnisse über auftretende Wärmeströme und Temperaturverteilungen in Medien und Bauteilen sind für die Ingenieurswissenschaften wichtig. Ein Beispiel ist die Kühlung elektronischer Geräte oder das Design thermischer und fluidischer Systeme. Weiterhin hat die Temperatur einen großen Einfluss auf die entstehenden Spannungen im Material und somit die Lebensdauer der Struktur. Denn jedes Bauteil setzt dem Transport thermischer Energie einen gewissen Widerstand entgegen. Das FEM-Programm ANSYS stellt vier Methoden zur Strahlungsmodellierung zur Verfügung: - Link31, ein linienförmiges Element zur Modellierung des Strahlungsaustausches zwischen 2 Punkten, auch mehrere Punktpaare möglich, für einfache Probleme. - Die Elemente Surf151 und Surf152 für Oberflächeneffekte, zur Modellierung des Strahlungsaustauschs zwischen einer Oberfläche und dem umgebenden Raum (in älteren Programmen entsprechen sie den Elementen Surf19 und Surf22). - AUX12 - Strahlungsmatrizen, bei denen zwei oder mehr Oberflächen berücksichtigt werden. - Radiosity - Solver - Methode, für komplizierte 2-D oder 3-D Strahlungsprobleme mit zwei oder mehr Oberflächen. In dieser Arbeit werden alle Methoden mit ihren wählbaren Parametern untersucht. Die Parameter werden einzeln erläutert und ihre Auswirkungen anhand von Simulationen beschrieben. Im Anschluss werden die Vor- und Nachteile jeder Methode aufgezählt. Bei der Strahlung, als einer Form der Energieübertragung wird die Energie durch elektromagnetische Wellen transportiert. Dabei stellt die Wärmestrahlung nur ein kleines Band des elektromagnetischen Spektrums dar. Die Wellen wandern mit nahezu Lichtgeschwindigkeit und als einziger Übertragungsmechanismus ist für die Wärmestrahlung kein Medium erforderlich, so dass ein Wärmetransport auch im Vakuum stattfinden kann. Wärmestrahlung wird von einem Körper nur aufgrund seiner Temperatur abgegeben, bis erreichen des absoluten Nullpunktes. Der Vorgang der Strahlung ist in Abb. 2 zu sehen. Jeder Körper sendet in Abhängigkeit von seiner Temperatur T elektromagnetische Strahlung aus. Die Wärmeübertragung durch Strahlung geschieht von der ?Sender? - Oberfläche 1 an die Umgebung oder an eine andere ?Empfänger? - Oberfläche 2. Der ausgetauschte Wärmestrom Q durch Wärmestrahlung hängt von physikalischen Eigenschaften des Oberflächenmaterials (Emissionsgrad e), der geometrischen Anordnung der ?Sender? - und der ?Empfänger? - Oberfläche (Formfaktor F), der Größe [¿]