UnivIS
Informationssystem der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg © Config eG 
FAU Logo
  Sammlung/Stundenplan    Modulbelegung Home  |  Rechtliches  |  Kontakt  |  Hilfe    
Suche:      Semester:   
 Lehr-
veranstaltungen
   Personen/
Einrichtungen
   Räume   Forschungs-
bericht
   Publi-
kationen
   Internat.
Kontakte
   Examens-
arbeiten
   Telefon &
E-Mail
 
 
 Darstellung
 
Druckansicht

 
 
Einrichtungen >> Technische Fakultät (TF) >> Department Maschinenbau (MB) >> Lehrstuhl für Technische Mechanik (LTM, Prof. Steinmann) >>
Simulation, Optimierung und Empfindlichkeitsanalyse elastischer Mehrkörpersysteme

Die Methode der Mehrkörpersysteme (MKS) ist gut geeignet zur Modellierung von mechanischen Problemen, bei denen grosse Bewegungen auftreten, jedoch die Verformungen vernachlässigt werden können. Diese Modellierung führt auf stark nichtlineare Differentialgleichungssysteme, die allerdings im Vergleich mit der Finite Elemente Methode (FEM) eine viel geringere Dimension haben. Es existieren viele Erweiterungen, z.B. zur Behandlung von kinematischen Schleifen oder zur Einbeziehung von Reglern oder hydraulisch/pneumatischen Baugruppen. Durch die niedrige Dimension der Gleichungssysteme ist die Mehrkörperdynamiksimulation sehr effizient und es können für viele Systeme sogar Echtzeitbedingungen eingehalten werden.

Treten dagegen relevante Verformungen einzelner Körper auf, so wird die Situation komplizierter. Eine vollständige FEM-Berechnung wäre zwar möglich, jedoch oft zu langsam. Es wurde daher die Methode der elastischen Mehrkörpersysteme (EMKS) entwickelt. Dabei werden häufig kleine Deformationen vorausgesetzt. Die Bewegung eines flexiblen Körpers kann dann durch Überlagerung einer grossen Referenz- oder Führungsbewegung und der Deformation des Körpers relativ zu diesem bewegten Koordinatensystem beschrieben werden. Die Entwicklung von Verfahren zur Simulation von Bewegungen mit grossen Deformationen ist ein noch offenes Forschungsgebiet. In einem von Shabana vorgeschlagenen Verfahren, der 'Absolute Nodal Coordinate Formulation', werden z.B. die elastischen Körper mit einem nichtlinearen Finite Elemente Ansatz mit globalen Knotenverschiebungen beschrieben.

Ein interessantes und noch weitgehend ungeklärtes Forschungsgebiet ist die Optimierung von EMKS. Es werden effiziente Optimierungsmethoden benötigt, die meist auf Gradienteninformation beruhen. Es ist daher eine Empfindlichkeitsanalyse des kompletten EMKS durchzuführen.

In dieser Arbeit sollen zunächst die theoretischen Grundlagen der EMKS aufgearbeitet und dann Methoden zur Empfindlichkeitsanalyse und Optimierung erarbeitet und implementiert werden. Die Anwendung auf mechanische Systeme, u.a. in der Robotik, bei Mechanismen und in der Fahrzeugdynamik soll dann erfolgen und es soll verglichen werden, wie gross der Aufwand für verschiedene Simulationsmethoden ist.

Projektleitung:
Prof. Dr.-Ing. Peter Eberhard

Stichwörter:
Elastische Mehrkörpersysteme; Empfindlichkeitsanalyse; Optimierung

Laufzeit: 1.11.2000 - 31.12.2004

Förderer:
FAU Erlangen-Nürnberg

Publikationen
Eberhard, Peter: Zur Optimierung von Mehrkörpersystemen. Bd. 227 Düsseldorf : VDI-Verlag, 1996 (VDI Fortschritt-Berichte, Reihe 11)
Bestle, Dieter ; Eberhard, Peter: Analyzing and Optimizing Multibody Systems. In: Mech. Struc. Mach. 20 (1992), S. 67-92
Eberhard, Peter ; Schiehlen, W. ; Bestle, D.: Some Advantages of Stochastic Methods in MulticriteriaOptimization of Multibody Systems. In: Archive of Applied Mechanics (Sonderheft zum 70. Jahrestag) 69 (1999), Nr. 8, S. 543-554
Eberhard, Peter ; Schiehlen, W.: Hierarchical Modeling in Multibody Dynamics. In: Archive of Applied Mechanics 68 (1998), Nr. 3/4, S. 237-246
UnivIS ist ein Produkt der Config eG, Buckenhof