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Establishment and Calibration of a Digital Twin to Replicate the Friction Behaviour of a Pin-on-Disk Tribometer

Hansen, Erik ORCID iD icon 1; Vaitkunaite, Gerda 2; Schneider, Johannes ORCID iD icon 2; Gumbsch, Peter 2; Frohnapfel, Bettina ORCID iD icon 1
1 Institut für Strömungsmechanik (ISTM), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
2 Institut für Angewandte Materialien – Zuverlässigkeit und Mikrostruktur (IAM-ZM), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Abstract:

While the modification of surface contacts offers significant potential for friction reduction, obtaining an underlying consistent friction behaviour of real-life experiments and virtual simulations is still an ongoing challenge. In particular, most works in the literature only consider idealised geometries that can be parametrised with simple analytical functions. In contrast to this approach, the current work describes the establishment of a digital twin of a pin-on-disk tribometer whose virtual geometry is completely replicated from real-life post-test topography measurements and fed into a two-scale mixed lubrication solver. Subsequently, several calibration steps are performed to identify the sensitivities of the friction behaviour towards certain geometry features and enable the digital twin to robustly represent the Stribeck curve of the physical experiments. Furthermore, a derivation of the Hersey number is used to generalise the obtained friction behaviour for different dynamic viscosities and allow the validation of the presented method.


Verlagsausgabe §
DOI: 10.5445/IR/1000156978
Veröffentlicht am 16.03.2023
Originalveröffentlichung
DOI: 10.3390/lubricants11020075
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Zitationen: 3
Web of Science
Zitationen: 3
Dimensions
Zitationen: 4
Cover der Publikation
Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Strömungsmechanik (ISTM)
Institut für Angewandte Materialien – Zuverlässigkeit und Mikrostruktur (IAM-ZM)
Publikationstyp Zeitschriftenaufsatz
Publikationsjahr 2023
Sprache Englisch
Identifikator ISSN: 2075-4442
KITopen-ID: 1000156978
Erschienen in Lubricants
Verlag MDPI
Band 11
Heft 2
Seiten Art.-Nr.: 75
Bemerkung zur Veröffentlichung Gefördert durch den KIT-Publikationsfonds
Vorab online veröffentlicht am 10.02.2023
Schlagwörter digital twin; pin-on-disk tribometer; mixed lubrication; multi-scale modelling
Nachgewiesen in Web of Science
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