| Modulnummer / Modulcode |
WP-AngMKD |
| Modulname |
Angewandte Mehrkörperdynamik |
| Art des Moduls |
Wahlpflicht |
| Lernergebnisse, Kompetenzen, Qualifikationsziele |
- Grundlegendes Verständnis der dreidimensionalen Kinematik starrer Körper, sowie der Grundgleichungen der Mehrkörperdynamik
- Kenntnis und Klassifikation verschiedener Bindungstypen (Zwangsbedingungen)
- Verständnis für Differentialalgebraische Gleichungssysteme (DAE) und deren Rückführung auf gewöhnliche Differenzialgleichungssysteme
- Numerische Verfahren zur Lösung gewöhnlicher Differenzialgleichungen und differentialalgebraischer Gleichungen verstehen und anwenden.
- Fähigkeit einen einfachen 2D Mehrkörper Solver selbst in Matlab zu implementieren und zu validieren.
- Grundlegende Anwenderkenntnisse in kommerzieller Mehrkörper-Software (MSC Adams)
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| Lehrveranstaltungsarten |
VLmP 2 SWS, Ü 2 SWS |
| Lehrinhalte |
- Einführung und Motivation: Formalisierung der Starrkörpermechanik, Anwendungsbeispiele, Vorlesungsplan, Empfohlene Voraussetzungen, Literatur
- Vektoren, Koordinaten, Drehungen: Darstellung von Vektoren in unterschiedlichen Koordinatensystemen, Koordinatentransformation, Drehmatrizen und Drehtensoren
- Drehung im dreidimensionalen Raum: Euler/Kardan Winkel, Euler Parameter, Drehtensor
- Kinematik und Kinetik: Kinematische Differenzialgleichung, Impuls- und Drehimpulssatz
- Zwangsbedingungen: Bilaterale Bindungen, Abgrenzung zu unilateralen Bindungen, Typische Bindungsgleichungen
- Bewegungsgleichungen und DAE Formulierung: Prinzip von d’Alembert in der Fassung von Lagrange, Definition der Deskriptorform (DAE)
- Differentialalgebraische Gleichungssysteme und deren Reduktion auf gewöhnliche Differenzialgleichungen
- Numerische Verfahren der Mehrkörperdynamik: Stabilisierung und Projektion, Ausgewählte Solver
- Anwendungsbeispiele aus der Praxis
- Implementierung eines 2D Mehrkörperdynamik Solvers in Matlab
- Überblick zur objektorientierten Programmierung in Matlab
- Anlegen einer Programmstruktur für die Mehrkörperdynamik
- Definition von Ortsvektoren, Koordinatensystemen und Körpern, sowie deren Darstellung
- Kräfte, Drehmomente, vorgegebene Bewegungen
- Direkte und Inverse Kinematik
- Simulation gewöhnlicher Differenzialgleichungen
- Implementieren von algebraischen Nebenbedingungen
- Lösen differentialalgebraischer Gleichungssysteme
- Anwendungsbeispiele in MSC Adams
- Definition von Starrkörpern, Import von CAD Daten
- Erstellen von Koordinatensystemen, Kräften und eingeprägten Bewegungen
- Erstellen von Simulationen
- Postprocessing und Datenexport
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| Titel der Lehrveranstaltungen |
Angewandte Mehrkörperdynamik |
| Lehr- und Lernmethoden (Lehr- und Lernformen) |
Vortrag durch eLearning in Moodle,
regelmäßige Sprechstunden während des Semesters
Übungen als Blockveranstaltung (Ende der Vorlesungszeit, nach Absprache) |
| Verwendbarkeit des Moduls |
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| Dauer des Moduls |
Ein Semester |
| Häufigkeit des Angebotes |
jährlich im Sommersemester |
| Sprache |
deutsch |
| Empfohlene (inhaltliche) Voraussetzungen für die Teilnahme am Modul |
Mathematik 1-3
TM 1-3
Einführung in die Informationstechnik |
| Voraussetzungen für die Teilnahme am Modul |
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| Studentischer Arbeitsaufwand |
2 SWS VL (30 Std.), 2 SWS Ü (30 Std.), Selbststudium (120 Std.) |
| Studienleistungen |
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| Voraussetzung für Zulassung zur Prüfungsleistung |
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| Prüfungsleistungen |
Mündliche Prüfung 45-60 Min. |
| Anzahl Credits (ECTS) |
6 cp |
| Lehreinheit |
Maschinenbau |
| Modulverantwortliche/r |
Prof. Dr.-Ing. Hartmut Hetzler |
| Lehrende |
Dr.-Ing. Felix Boy |
| Medienformen |
• eLearning
• Sprechstunden
• Blockseminar für Übungen |
| Literatur |
- Vorlesungsunterlagen
- Wittenburg, J., Dynamics of Systems of Rigid Bodies, Springer, 2010
- Wörnle, Mehrkörpersysteme, Teubner-Vieweg
- Führer, “Numerical Methods In Multibody Dynamics”, Springer, 2013
- Shabana, A., Dynamics of Multibody Systems, Cambridge University Press, 2005
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