STUDIENARBEIT Vergleich des kommerziellen MKS

STUDIENARBEIT
Vergleich des kommerziellen MKS-Tools MSC.ADAMS
mit einer Energy-Momentum Methode
Gegenstand der Arbeit ist die numerische Simulation der Bewegung von Mehrkörpersystemen (MKS). Zunächst soll eine Einarbeitung in die Dynamik starrer Körper anhand
von [1] erfolgen. Insbesondere soll die neuartige Beschreibung/Integration von MKS gemäß
[2, 3] behandelt werden. Dabei bildet die Darstellung der Bewegungsgleichungen in Form
von Algebrodiﬀerentialgleichungen (engl. differential-algebraic equations), kurz (DAEs),
die Grundlage der Beschreibung von MKS. Die MATLAB-Implementierung des ImpulsDrehimpuls- und Energie-erhaltenden Integrators wird zur Verfügung gestellt. Der in [4]
beschriebene Integrator soll ergänzend implementiert werden.
Auf der anderen Seite soll die Einarbeitung in das kommerziell etablierte Simulationsprogramm MSC.ADAMS. Ein wesentliches Ziel der Arbeit besteht im Vergleich der beiden
Simulationsverfahren anhand von ebenen Problemen. Hierzu sollen die numerischen Eigenschaften der Verfahren im Rahmen von repräsentativen Testproblemen, die auch geschlossene kinematische Schleifen enthalten, evaluiert werden. Für die Bewertung der Verfahren
sollen folgende Eigenschaften im Vordergrund stehen: Robustheit, numerische Erhaltungseigenschaften (im Hinblick auf Impuls, Drehimpuls und Energie), Erfüllung der Zwangsbedingungen auf Konﬁgurations- und Geschwindigkeitsebene sowie Rechenaufwand.
Literatur
[1] P. Betsch. Numerische Methoden in der Dynamik starrer Körper. Vorlesungsunterlagen
WS 05/06, Universität Siegen.
[2] P. Betsch and P. Steinmann. Constrained integration of rigid body dynamics. Comput.
Methods Appl. Mech. Engrg., 191:467–488, 2001.
[3] P. Betsch and S. Leyendecker. The discrete null space method for the energy consistent
integration of constrained mechanical systems. Part II: Multibody dynamics. Int. J.
Numer. Methods Eng., 67(4):499–552, 2006.
[4] W. Blajer and K. Kolodziejczyk. A geometric approach to solving problems of control
constraints: Theory and a DAE framework. Multibody System Dynamics, 11(4):343–
364, 2004.
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