Modelování tření a jeho vliv při numerických simulacích rychlých dějů

Bc. Pavla MACHÁŇOVÁ

Master's thesis

Abstract:

Tato práce se zabývá modelováním suchého tření se zaměřením na aplikace v numerických simulacích nárazu při vývoji automobilových sedaček. Práce obsahuje přehled statických a dynamických modelů tření používaných v dynamice poddajných těles. Vybrané modely byly implementovány v programu Matlab na různých úlohách. Součástí práce je přehled existujících experimentálních měření prováděných za účelem identifikace parametrů modelů tření. Dále je v práci popsán výpočetní software LS-Dyna, princip výpočtů, integrační metody, kontaktní algoritmy, zahrnutí tlumení a tření do simulací a příklady výpočtů z automobilového prostředí. V programu LS-Dyna byly také provedeny výpočty zaměřené na nastavení kontaktních parametrů včetně koeficientů tření. Následně bylo provedeno porovnání výsledků získaných z programů Matlab a LS-Dyna. Vybrané úlohy se podařilo v obou programech úspěšně simulovat se srovnatelnými výstupy. Ve spolupráci s oddělením Testing společnosti Lear Corporation Czech Republic, s. r. o. byl proveden návrh a realizace experimentálního měření za účelem analýzy průběhu třecí síly při kontaktu těles z různých materiálů. Z naměřených dat bylo provedeno určení parametrů modelů tření. Přínos získaných výsledků je jak v jejich aplikaci ve výpočtech, tak i v návrhu samotné testovací metody, která může být v budoucnu použita pro stanovení parametrů tření u nových kombinací materiálů.

Abstract:

This master thesis is aimed to study dry friction modeling focusing on applications in impact numerical simulations during development of new car seats. It contains an overview of static and dynamic friction models that are used in dynamics of elastic bodies. Selected models were implemented in Matlab system in various examples. An overview of existing experimental measurements performed to identify the parameters of friction models is also included. Further this work describes LS-Dyna computer software, the calculation principle, integration methods, contact algorithms, the inclusion of damping and friction in simulations and examples of calculations from the automotive industry. Calculations focused on contact parameters, including friction coefficients, were also performed in this software. Subsequently, a comparison of the results obtained from Matlab and LS-Dyna programs is presented. Selected tasks were successfully simulated using both programs with comparable outputs. An experimental measurement was designed and performed in cooperation with Testing Department of Lear Corporation Czech Republic, s. r. o. in order to analyze the friction force in the course of contact of bodies made from various materials. The parameters of the friction models were determined from the measured data. The benefit of the obtained results is both in their application in numerical simulations and in the design of the test method itself, which can be used as well in the future to determine the parameters of new combinations of materials.

Keywords

počítačové modelování, numerické výpočty, modelování tření, Matlab, LS-Dyna, experimentální měření

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 30. 6. 2020

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Date of defence: 28. 7. 2020
• Supervisor: Doc. Ing. Michal Hajžman, Ph.D.

University of West Bohemia

Faculty of Applied Sciences

Master programme / field:
Computer Modelling in Engineering / Dynamics of Structures and Mechatronics