Dr.-Ing. Markus Heß

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Sekretariat	C8-4
Gebäude	M
Raum	130
Adresse	Str. des 17. Juni 135 10623 Berlin

Wissenschaftlicher Werdegang

Seit 04/2015	Oberingenieur am Institut für Mechanik im Fachgebiet Systemdynamik und Reibungsphysik
02/2011 – 03/2015	Oberstudienrat (angestellter~), Leiter des Fachbereichs Physik am Studienkolleg der TU-Berlin
02/2012 – 01/2013	Honorarlehrkraft an der Charité International Academy
09/2011	Auszeichnung der Dissertation durch die Gesellschaft für Tribologie mit dem GfT-Förderpreis 2011
05/2011	Promotion mit Auszeichnung an der TU Berlin im Fachgebiet Systemdynamik und Reibungsphysik, Titel der Dissertation: „Über die exakte Abbildung ausgewählter dreidimensionaler Kontakte auf Systeme mit niedrigerer räumlicher Dimension“
02/2010 – 01/2011	Studienrat (angestellter~) am Studienkolleg der TU-Berlin
08/2004 – 01/2010	Lehrbeauftragter in den Fächern Physik und Mathematik am Studienkolleg der TU-Berlin
06/2004 – 06/2009	Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Mechanik im Fachgebiet Systemdynamik und Reibungsphysik der TU-Berlin
05/2004	Diplom im Studiengang "Physikalische Ingenieurwissenschaft" an der TU-Berlin, Titel der Diplomarbeit: „Durchströmung des Wirbelgleichrichters in einem Hochtechnologieverdichter“
08/2003 – 05/2004	Werkstudent und Diplomand bei Rolls-Royce Deutschland Abt. Luftsystem
12/2000 – 06/2004	Studentische Hilfskraft mit Unterrichtsaufgaben am Institut für Mechanik der TU-Berlin

Betreute Lehrveranstaltungen

Numerische Simulationsverfahren im Ingenieurwesen (VL, IV)

Einführung in die Fahrzeugdynamik / Schienenfahrzeugdynamik (VL, IV)

Statik und elementare Festigkeitslehre (PÜ)

Kinematik und Dynamik (PÜ)

Energiemethoden der Mechanik (PÜ)

Kontaktmechanik und Reibungsphysik (ÜB bei Bedarf)

Materialtheorie (VL und ÜB bei Bedarf)

Projekt Simulation tribologischer Kontakte (Gruppenbetreuung)

Dauerhafte Lehraufgaben und Forschungsgebiete

Herr Dr. Heß ist seit April 2015 als Oberingenieur am FG Systemdynamik und Reibungsphysik tätig und mit dauerhaften Aufgaben in der Lehre und Forschung betraut. Neben eigenen Vorlesungen in den Modulen Einführung in die Fahrzeugdynamik/Schienenfahrzeugdynamik und Numerische Simulationsverfahren im Ingenieurwesen ist er u. a. dauerhaft für die Organisation, Leitung und Durchführung des Übungs- und Prüfungsbetriebes der vom FG angebotenen Massenveranstaltungen in der Grundmechanik (Statik und elementare Festigkeitslehre, Kinematik und Dynamik, Energiemethoden der Mechanik) verantwortlich. Herr Dr. Heß verfügt über mehr als 20 Jahre Lehrerfahrung und wird aufgrund seiner herausragenden schul- und hochschuldidaktischen Fertigkeiten insbesondere von den Studierenden der Studieneingangsphase immer überaus geschätzt.

Im Jahre 2007 legte Herr Dr. Heß den Grundstein der heutigen „Methode der Dimensionsreduktion“. Er wies nach, dass jedes axialsymmetrische Normalkontaktproblem (mit und ohne Adhäsion) im Abeltransformierten Raum ein einfaches physikalisches Abbild besitzt. Letzteres besteht aus einem starren, ebenen Indenter, der in eine eindimensionale Winklersche Bettung gedrückt wird. Trotz der Einfachheit dieses physikalischen Ersatzmodells liefert es exakt(!) die Lösungen des Originalproblems. Eine Rücktransformation in den Originalraum ist nur dann nötig, wenn lokale Größen von Bedeutung sind. Die zugehörigen Abbildungsregeln sind in Kapitel 2 und 3 seiner Dissertation mit dem Titel „Über die exakte Abbildung ausgewählter dreidimensionaler Kontakte auf Systeme niedrigerer räumlicher Dimension“ (Heß, 2011) zusammengefasst. Eine der ersten Präsentationen dieser Abbildungsregeln erfolgte auf dem Chinese-German Symposium Nanomanufacturing and Nanotribology im Jahre 2011:

Reduction method in Contact mechanics, Heß, M. Chinese-German Symposium Nanomanufacturing and Nanotribology Berlin University of Technology, Germany May 29 - June 1, 2011

Die enorme Bedeutung der Abbildungsregeln wurde erst später erkannt, da sich die Lösungen zahlreicher anderer Problemstellungen der Kontaktmechanik, wie z.B. Tangential- und Rollkontakte, Elektrische Kontakte oder die Berechnung von Verschleißendprofilen auf Lösungen von Normalkontaktproblemen zurückführen lassen. Eine Zusammenstellung mündete in das Buch „Methode der Dimensionsreduktion in der Kontaktmechanik und Reibung“ (Popov und Heß, 2013). Ein Interview zur MDR kann unter SpringerProfessional abgerufen werden: Aus 3 mach 1! (Popov und Heß, 2014).

Im Jahre 2016 erweiterte Herr Dr. Heß die MDR für die Anwendung auf axialsymmetrische Kontaktprobleme funktionaler Gradientenmaterialien. Auch das aktuell erschienene „Handbuch der Kontaktmechanik“ (Popov, Heß, Willert, 2018) verwendet zur Herleitung sämtlicher Lösungen das einfache physikalische Ersatzproblem im Bildraum.

Gegenwärtig beschäftigt sich Herr Dr. Heß verstärkt mit modernen Anwendungen aus der Biotribologie, wie z.B. der Elektrovibration in der Oberflächenhaptik (Elektrodynamische Steuerung der Reibung zwischen Finger und Touchscreen zur Generierung taktiler Effekte) oder der Kontaktmechanik in der Endoprothetik. Herr Dr. Heß ist Gutachter zahlreicher internationaler Zeitschriften auf dem Gebiet der Tribologie und hat mehrere Special Issues als Editor geleitet. Aktuell ist er zusammen mit Dr. Qiang Li für das Special Issue „Dry Friction: Theory, Analysis and Applications” des Journals Machines verantwortlich.

Buchpublikationen

Popov, V.L.; Heß, M.; Willert, E. (2019) Handbook of Contact Mechanics – Exact Solutions of Axisymmetric Contact Problems. Springer Verlag, Berlin, ISBN 978-3-662-58709-6. https://doi.org/10.1007/978-3-662-58709-6

Popov, V. L., Heß, M., & Willert, E. (2018). Handbuch der Kontaktmechanik– Exakte Lösungen axialsymmetrischer Kontaktprobleme. Springer Verlag, Berlin Heidelberg, ISBN 978-3-642-32673-8. https://doi.org/10.1007/978-3-662-53011-5

Popov, V. L., & Heß, M. (2015). Method of dimensionality reduction in contact mechanics and friction. Springer Verlag, Berlin Heidelberg, ISBN 978-3-642-53875-9. https://doi.org/10.1007/978-3-642-53876-6

Popov, V. L., & Heß, M. (2013). Methode der Dimensionsreduktion in Kontaktmechanik und Reibung: Eine Berechnungsmethode im Mikro-und Makrobereich. Springer Verlag, Berlin Heidelberg, ISBN 978-3-642-32672-1. https://doi.org/10.1007/978-3-642-32673-8

Heß, M. (2011). Über die exakte Abbildung ausgewählter dreidimensionaler Kontakte auf Systeme mit niedrigerer räumlicher Dimension. Cuvillier Verlag, ISBN 978-3-86955-823-3

Elektrovibration in der Oberflächenhaptik: Kontakt zwischen Finger und Touchscreen

Forsbach, F., Köch, P., & Heß, M. (2023). Numerical modeling of electrovibration in surface haptics. Tribologie und Schmierungstechnik, 70(1), 12-23, DOI https://doi.org/10.24053/tus-2023-0003

Forsbach, F., Heß, M., & Papangelo, A. (2023). A two-scale FEM-BAM approach for fingerpad friction under electroadhesion. Frontiers in Mechanical Engineering, 8: 1074393. DOI https://doi.org/10.3389/fmech.2022.1074393

Köch, P., Forsbach, F., & Heß, M. (2022). A Hybrid-Scale Two-Dimensional Finite Element Approach for Finger Pad Contact Under Electroadhesion. GFT-Förderpreis Bachelorarbeit, Tribologie und Schmierungstechnik, 69(5-6), 73-77.

Forsbach, F., & Heß, M. (2021). A rigorous model for frequency-dependent fingerpad friction under electroadhesion. Facta Universitatis, Series: Mechanical Engineering, 19(1), 39-49. DOI https://doi.org/10.22190/FUME210105015F

Heß, M., & Forsbach, F. (2020). Macroscopic modeling of fingerpad friction under electroadhesion: Possibilities and limitations. Frontiers in Mechanical Engineering, 6: 567386. DOI https://doi.org/10.3389/fmech.2020.567386

Heß, M., & Popov, V. L. (2019). Voltage-induced friction with application to electrovibration. Lubricants, 7(12), 102. DOI https://doi.org/10.3390/lubricants7120102

Popov, V. L., & Heß, M. (2018). Voltage induced friction in a contact of a finger and a touchscreen with a thin dielectric coating. arXiv preprint arXiv:1805.08714. https://doi.org/10.48550/arXiv.1805.08714

Kontaktmechanik, Reibung, Adhäsion und Verschleiß funktionaler Gradientenmaterialien

Heß, M., & Li, Q. (2023). Tangential contacts of three-dimensional power-law graded elastic solids: A general theory and application to partial slip. Mechanics of Advanced Materials and Structures, DOI https://doi.org/10.1080/15376494.2023.2222289

Wilhayn, J., & Heß, M. (2022). Frictional Energy Dissipation in Partial Slip Contacts of Axisymmetric Power-Law Graded Elastic Solids under Oscillating Tangential Loads: Effect of the Geometry and the In-Depth Grading. Mathematics, 10(19), 3641. DOI https://doi.org/10.3390/math10193641

Heß, M. (2019). A study on gross slip and fretting wear of contacts involving a power-law graded elastic half-space. Facta Universitatis, Series: Mechanical Engineering, 17(1), 47-64. DOI https://doi.org/10.22190/FUME190121010H

Hess, M., & Popov, V. L. (2016). Method of dimensionality reduction in contact mechanics and friction: a user's handbook. II. Power-law graded materials. Facta Universitatis, Series: Mechanical Engineering, 14(3), 251-268. DOI https://doi.org/10.22190/FUME1603251H

Hess, M., & Popov, V. L. (2016). Die Renaissance der Winklerschen Bettung in der Kontaktmechanik und Reibungsphysik–Eine Anwendung auf Kontaktprobleme funktioneller Gradientenwerkstoffe. In Conference Paper, Tribologie-Fachtagung, 4, 1-11.

Heß, M. (2016). A simple method for solving adhesive and non-adhesive axisymmetric contact problems of elastically graded materials. International Journal of Engineering Science, 104, 20-33. DOI https://doi.org/10.1016/j.ijengsci.2016.04.009

Methode der Dimensionsreduktion in der Kontaktmechanik

Argatov, I., Heß, M., & Popov, V. L. (2018). The extension of the method of dimensionality reduction to layered elastic media. ZAMM‐Journal of Applied Mathematics and Mechanics/Zeitschrift für Angewandte Mathematik und Mechanik, 98(4), 622-634. DOI https://doi.org/10.1002/zamm.201700213

Popov, V. L., Willert, E., & Hess, M. (2018). Method of dimensionality reduction in contact mechanics and friction: A user’s handbook. III. Viscoelastic contacts. Facta Universitatis, Series: Mechanical Engineering, 16(2), 99-113. DOI https://doi.org/10.22190/FUME180327013P

Argatov, I., Heß, M., Pohrt, R., & Popov, V. L. (2016). The extension of the method of dimensionality reduction to non‐compact and non‐axisymmetric contacts. ZAMM‐Journal of Applied Mathematics and Mechanics/Zeitschrift für Angewandte Mathematik und Mechanik, 96(10), 1144-1155. DOI https://doi.org/10.1002/zamm.201600057

Popov, V. L., Heß, M., & Popov, M. (2015). A review of the method of dimensionality reduction in contact mechanics: applications for structural damping, wear and adhesion. In BALTTRIB'2015: proceedings of VIII international scientific conference, dedicated to 50th anniversary year of Tribology, Aleksandras Stulginskis University, Kaunas, Lithuania, 26-27 November 2015, 87-93. DOI https://doi.org/10.14279/depositonce-10181

Willert, E., Hess, M., & Popov, V. L. (2015). Application of the method of dimensionality reduction to contacts under normal and torsional loading. Facta Universitatis, Series: Mechanical Engineering, 13(2), 81-90.

Popov, V. L., & Hess, M. (2014). Methode der Dimensionsreduktion in Kontaktmechanik. ZEV rail Glasers Annalen, 138(6-7), 248-255.

Popov, V. L., & Hess, M. (2014). Method of dimensionality reduction in contact mechanics and friction: a users handbook. I. Axially-symmetric contacts. Facta Universitatis, Series: Mechanical Engineering, 12(1), 1-14.

Heß, M. (2012). On the reduction method of dimensionality: The exact mapping of axisymmetric contact problems with and without adhesion. Physical Mesomechanics, 15, 264-269. DOI https://doi.org/10.1134/S1029959912030034

Kontaktmechanik und Tribologie in der Endoprothetik

Heß, M., & Forsbach, F. (2021). An Analytical Model for Almost Conformal Spherical Contact Problems: Application to Total Hip Arthroplasty with UHMWPE Liner. Applied Sciences, 11(23), 11170. DOI https://doi.org/10.3390/app112311170

Verschiedenes zu analytischen und numerischen Methoden der Kontaktmechanik

Popov, V. L., Heß, M., Willert, E., & Li, Q. (2018). Indentation of concave power law profiles with arbitrary exponents. arXiv preprint arXiv:1806.05872. DOI https://doi.org/10.48550/arXiv.1806.05872

Popov, V. L., Pohrt, R., & Heß, M. (2016). General procedure for solution of contact problems under dynamic normal and tangential loading based on the known solution of normal contact problem. The Journal of Strain Analysis for Engineering Design, 51(4), 247-255. DOI https://doi.org/10.1177/0309324716632417

Heß, M. (2016). A simple but precise method for solving axisymmetric contact problems involving elastically graded materials. arXiv preprint arXiv:1602.04720. DOI https://doi.org/10.48550/arXiv.1602.04720

Schargott, M., Popov, V. L., & Heß, M. (2007). Macroscopic isotropy of two-and three-dimensional elastic lattice models. Tribology international, 40(6), 937-941. DOI https://doi.org/10.1016/j.triboint.2006.02.036