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unilogo Universität Stuttgart
Institut für Technische und Numerische Mechanik

Flexible Mehrkörpersysteme

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Vorlesung Flexible Mehrkörpersysteme

Sommersemester
Jun.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Fehr

Inhalt der Vorlesung

Den Schwerpunkt dieser Vorlesung bildet die Modellierung und Simulation flexibler Mehrkörpersysteme. Mit der Methode der flexiblen Mehrkörpersysteme können Maschinen, Roboter, Fahrzeuge und verschiedenste Strukturen untersucht werden, die neben großen nichtlinearen Arbeitsbewegungen auch elastische Verformungen erfahren. Dies ist zum Beispiel bei modernen Konstruktionen in Leichtbauweise, schnell verfahrenden Werkzeugmaschinen und Robotern sowie bei Maschinen mit höchsten Präzisionsanforderungen von großer Bedeutung.

Nach einer kurzen Wiederholung holonomer starrer Mehrkörpersysteme in Baumstruktur werden zunächst Systeme mit kinematischen Schleifen und nichtholonome Systeme behandelt. Nach einer Vorstellung verschiedener Ansätze zur Modellierung flexibler Mehrkörpersysteme wird die Herleitung der Bewegungsgleichungen mit Hilfe des floating frame of reference Ansatzes vorgestellt. Dies beinhaltet die Beschreibung der Kinematik eines elastischen Körpers, die Verwendung verschiedener Ansatzfunktionen zur Beschreibung der elastischen Verformungen, Ansätze zur Modellreduktion, die Kinetik eines freigeschnittenen Körpers und dessen Beschreibung mit Standarddaten, sowie einen Formalismus zum Zusammenbau des Gesamtsystems. Zudem wird eine Einführung in das Matlab-basierte MKS-Programm Neweul-M2 gegeben.

Im Weiteren werden Ansätze zur Regelung starrer und flexibler Mehrkörpersysteme vorgestellt. Hierbei handelt es sich zunächst um die Inverse Kinematik und die Inverse Dynamik starrer Mehrkörpersysteme. Daran anschließend wird ein Überblick über Ansätze und Herausforderungen bei der Regelung flexibler Mehrkörpersysteme gegeben.

Abschließend wird die Beschreibung von Kontaktproblemen in Mehrkörpersystemen behandelt und die kontinuierliche Kontaktmodellierung, der Kontakt flexibler Körper und die Erweiterung auf die Diskrete-Elemente-Methode vorgestellt.

Die Vorlesung wird durch Übungen und Praktika ergänzt.


Informationen zur Vorlesung

  • Hörerkreis: Die Vorlesung wird für die Studierende des Spezialisierungsfachs Technische Dynamik (mach, tema, fmt, mecha, kyb), des Nebenfaches Mechanik (math) sowie für SimTech Promotionsstudenten angeboten.
  • Umfang: 6 LP (4 SWS).
  • Zeit und Ort: Mittwoch 11.30-13.00, V9.41, Freitag 8.00-9.30, V7.04, erste Vorlesung am 11. April 2018.
  • ILIAS und C@mpus: Bitte melden Sie die Lehrveranstaltung unter C@mpus an. Sie werden dann dem ILIAS-Kurs hinzugefügt.
  • Praktika: Als Ergänzung zur Vorlesung werden drei Übungsprojekte angeboten. Diese können im Rahmen des Praktikums Technische Dynamik oder als APMB-Versuche anerkannt werden. Die Ausgabe der Aufgaben erfolgt direkt in der Vorlesung.