Simulationsgestützte Auslegung dynamischer Systeme
Ermittlung von Betriebslasten
Die Ermittlung von Betriebslasten zielt auf die Auslegung von Komponenten ab. Diese Komponenten unterliegen verschiedenen Anforderungen, die sich teilweise widersprechen.
Motivation
Die genaue Kenntnis der Betriebslasten ermöglicht die sichere und auf die Anforderungen zugeschnittene Auslegung von Komponenten. Dadurch lassen sich Überdimensionierungen vermeiden. Die positive Folge sind Einsparungen an Material, Energie und Kosten.
Ziel
Unser Ziel ist es Methoden zu erforschen, die den Prozess zur Ermittlung von Betriebslasten vereinfachen und robuster machen. Dies soll Anwendern ermöglichen möglichst effizient und sicher die Betriebslasten zu ermitteln.
Vorgehen
Neben der notwendigen Modellierung der Mehrkörpermodelle nehmen die Einsatzszenarien eine sehr wichtige Rolle ein. In Einsatzszenarien werden beispielsweise Informationen über Geschwindigkeiten, Erregungen oder Bewegungsvorgaben zusammengefasst. Die Inhalte dieser Szenarien entscheiden maßgeblich über die Qualität der Betriebslasten. Durch Einflussanalysen und weitere geeignete statistischen Methoden werden relevante Parameter identifiziert und in die Szenarien integriert. Dadurch soll eine Reduzierung des Simulationsaufwandes erreicht werden.
Mehrkörpersimulation
Simulationsgestützte Auslegung dynamischer Systeme
Am IGMR werden Methoden der Mehrkörpersimulation erforscht, um die Einsetzbarkeit und Aussagekraft der Mehrkörpersimulation für die simulationsgestützte Auslegung dynamischer Systeme zu verbessern.
Die Mehrkörpersimulation erlaubt es, das dynamische Verhalten mechanischer und mechatronischer Systeme zu untersuchen. Sie ist daher ein wichtiges Werkzeug für die simulationsgestützte Auslegung solcher Systeme. Am IGMR forschen wir an Methoden, die die Einsetzbarkeit und Aussagekraft der Mehrkörpersimulation für den Auslegungsprozess verbessern.
Motivation
Die Mehrkörpersimulation ist eine Methode zur Simulation mechanischer und mechatronischer Systeme. Ein Mehrkörpersystem besteht aus mehreren starren oder flexiblen Körpern, die miteinander durch Gelenke, Federn, Dämpfer und Stellelemente verbunden sind und in der Regel große nichtlineare Bewegungen ausführen. Die Mehrkörpersimulation erlaubt es, das dynamische Verhalten solcher Systeme, zum Beispiel die Wechselwirkung zwischen Kräften und Bewegungen, zu untersuchen. Typische Anwendungsfelder sind robotische Systeme, Produktions- und Verpackungsmaschinen, Fahrzeugtechnik und Maschinendynamik. Die Mehrkörpersimulation ist somit ein wichtiges Werkzeug für die simulationsgestützte Auslegung dynamischer Systeme.
Ziel
Die Mehrkörpersimulation ist ein zentrales Werkzeug am Institut und wird in vielen Forschungs- und Industrieprojekten zur Simulation und Auslegung angewandt. Neben der reinen Anwendung werden aber auch Methoden der Mehrkörpersimulation erforscht. Ziel ist es, die Einsetzbarkeit und die Aussagekraft der Mehrkörpersimulation für den Auslegungsprozess dynamischer Systeme zu verbessern.
Vorgehen
Anhand verschiedener Anwendungsbeispiele, vor allem aus der Robotik und Fahrzeugtechnik, werden verschiedene Methoden für die Simulation und Auslegung von Mehrkörpersystemen untersucht. Dies umfasst beispielsweise multikriterielle Optimierungsmethoden, Methoden der Modellbildung von Mehrkörpersystemen mit elastischen Körpern, numerische Methoden für die echtzeitfähige Mehrkörpersimulation und semi-analytische Ansätze zur Mehrkörpersimulation auf Basis von Sensordaten.