Mehrkörpersys­tem-Simulation (MKS)

Volltitel:

Mehrkörpersystem-Simulation (MKS)

Die MKS umfasst die numerische Simulation des dynamischen Verhaltens realer Systeme.

Volltext:

Bei der Mehrkörpersystem-Simulation wird das zu analysierende System über einen Modellbildungsprozess in eine endliche Anzahl an Körpern untergliedert, deren Bewegungen untereinander über Gelenke, Kraftelemente und Zwangsbedingungen beschrieben werden. Dabei können die Körper in Abhängigkeit des Forschungsziels sowohl starr als auch über modalreduzierte Ersatzsysteme repräsentiert werden. Diese Methodik erlaubt die Untersuchung der Dynamik beliebiger, komplexer Systeme, wobei sich die Anwendungsgebiete über die Erforschung der Ganggenauigkeit von Uhren, des Fahrverhaltens von Fahrzeugen oder die Dynamik von Strömungsmaschinen erstrecken können.

Für uns steht bei der Mehrkörpersystem-Simulation unter anderem die Ermittlung der sich in einem System ausprägenden zeitvarianten Lasten im Fokus der Analysen. Diese sind bei der Auslegung von Maschinen und Anlagen häufig nicht bekannt, werden jedoch für eine ressourcenschonende Dimensionierung, bspw. von Antriebssystemen, unbedingt benötigt. Eine weitere Kernkompetenz ist die Optimierung des Systemverhaltens. Dies meint sowohl das Aufzeigen kritischer Betriebszustände als auch die Erarbeitung und simulative Überprüfung von Schadenspräventionsmaßnahmen, mithilfe derer sich die Lebensdauer bestehender Maschinen deutlich verlängern lässt.

Um bei der Erstellung des Mehrkörpersimulationsmodells die Realitätsnähe zu wahren, werden die Berechnungsmodelle stets hinsichtlich der gewählten Randbedingungen und der Systemgrenze hinterfragt. Unsere Erfahrungen zeigen hierbei, dass die Systemgrenze in bestimmten Anwendungsfällen über die Mechanik hinaus zu erweitern ist. Dies meint insbesondere die realitätsgetreue Bereitstellung der antriebs- und abtriebsseitigen Lasten von Antriebssystemen. Zur Abbildung dieser ist ein interdisziplinäres Expertenwissen erforderlich, da beispielweise Fachbereiche aus der Elektronik und Regelungstechnik (stromrichtergespeiste Asynchronmaschine), Strömungsmechanik (Windfeld, Strömungsfeld) oder Terramechanik (Grabkraftmodell, Befahrung weicher Böden) zu bedienen sind. Für diese als auch weitere Problemstellungen wurden am Lehrstuhl mathematische Modelle erarbeitet, deren Funktionalität mit Messungen an realen Systemen bestätigt wurde.

Dr.-Ing. Thomas Rosenlöcher
Dipl.-Ing. Stefanie Günther
Dipl.-Ing. Susanne Gnilke
Dipl.-Ing. Markus Spiegelhauer

• Windenergieanlagen

• Elastische Verzahnungen

• Wälzlagersteifigkeit von Rollen- und Kugellagern

• Rotordynamik – Schwingungen und Unwuchterregung

• SRau-Dyn – Antriebssimulation Raupenfahrwerke

• Einsatz von Strahlruderantrieben in arktischen Gewässern ArTEco (ERA-Net MARTEC)

• Mechanische Kleinuhren

• Bahnantriebe

• Hydrodynamische Effekte und dynamische Eigenschaften von Propellern und Strahlrudern, HyDynPro (ERA-Net MARTEC)

• SRad-Dyn – Antriebssimulation Schaufelradgetriebe

• Lastermittlung an Gießkranen

• Integriertes Simulations- und Multisensor-Überwachungssystem zur dynamischen Auslegung und Zustandsdiagnose von Windenergieanlagen im On- und Offshorebereich, SIMU-WIND (INNONET)

• Simulation, Beobachtung und regelungstechnische Minimierung der dynamischen Belastungen in Triebsträngen von Windenergieanlagen, DynLast (DFMRS, AiF)

• Dynamische Belastungen in Windenergieanlagen bei Netzunsymmetrien und Netzfehlern, DynKurz (DFMRS, AiF)

• Dynamische Analyse von Vertikalmühlen zur Zementherstellung