A Contribution to Computational Contact Procedures in Flexible Multibody Systems

摘要: This thesis is devoted to computational contact procedures in flexible multibody systems. For this purpose, first Chapter 1 problems systems together with some were briefly introduced. Then, 2 starting from kinematics and kinetics of rigid bodies, basic concepts dynamics including solution algorithms explained. In context, common modeling strategies Among all, the floating frame reference has been used work generate equations motion. approach a widely-used method which introduces two kinds variables for body motion elastic deformations. ended giving notes regarding symbolic numerical derivation integration methods. Some most frequently-used formulations incorporating constraints into governing introduced 3. them, penalty approach, Lagrange multipliers linear complementarity problem proximal point mentioned. Contact impact planar bodies formulated Chapters 4 5, respectively, yielding problems. 4, available was extended bodies. The major difference between both approaches formulation kinematics. It also shown that our LCP developed when effect deformations ignored. Impact analysis followed 5 by formulating other LCPs on position velocity level. level normal direction done imposing non-penetrability conditions through relations gaps forces. doing so, at impacting described terms generalized coordinates. Some have further find required represent coordinates as functions Then, appended tangential forces continual 4. impact, one deals velocities instead coordinates. In case examples short long impacts considered. results showed good agreement based explicit Runge-Kutta RADAU5 FEM. precise FEM even stiff deformable provided proper number eigenmodes model chosen building reduced We observed selection higher leads lower energy dissipation. Selection allows better adjustment shape during consequently As result, amount released expansion phase increases considered. Then, spatial using Polygonal Contact Model (PCM) explained 6. PCM originally an algorithm surface compliance approach. 6 extension general establishes more realistic many can be summarized PCM, contacts considered only moderate additional costs. As application systems, 7 subject geared First, meshing gear wheels Furthermore, it introducing elements teeth each wheel consider partially elasticities. Kontaktprobleme zwischen elastischen Korpern spielen der Technik eine wichtige Rolle, weshalb dieses Thema bereits mit erheblichem Aufwand untersucht wurde. Obgleich Mehrkorperdynamik viele Kontaktprobleme als Starrkorperkontakt betrachtet werden konnen, gibt es dennoch betrachtliche Zahl Kontaktproblemen, bei denen die Elastizitat kontaktierenden Korper nicht vernachlassigt kann und daher Modellierung Starrkorper Frage kommt. Dies macht elastische Kontaktmodellierung notwendig. Fur Anwendungsfalle, Flexibilitat kann, ist mehr moglich diese Starrkorperkontaktmethoden zu verwenden muss Verformbarkeit berucksichtigt werden. Aus diesem Grund wird Kapitel versucht, Methode so formulieren, dass Verformungen sich beruhrenden konnen. Bei dieser Formulierung verformbare auf Basis bewegter Bezugssysteme Modalkoordinaten modelliert. Die linearen Komplementaritatsgleichungen konnen einem LCP-Loser wie Lemke's Algorithmus gelost um Kontaktkrafte berechnen. In zuerst ein Ansatz fur reibungsfreie Stose verformbarer, ebener prasentiert sowie eines Lageebene ohne Verwendung einer Stoszahl, welche Energieverlustmechanismus dient. Dabei diskretisiert dann finiten Anzahl von Eigenmoden reduziert. Bewegungsgleichungen des verformbaren Korpers dem bewegten Bezugssystems erstellt. Dann Normalabstande den stosenden Abhangigkeit verallgemeinerten Koordinaten bestimmt. Im nachsten Schritt unter verschiedener Integrationsmethoden, explizite Euler implizite Methode, Beschleunigungen aus Integration bestimmt, einen Zusammenhang erstellen. Schliesslich Beziehung eingesetzt das Stosproblem formuliert. fuhrt zur Losung Stosproblems Berucksichtigung Stoskraften Normalabstanden. Daruberhinaus Reibstose erweitert. Fur allgemeinen Fall raumlicher Systeme sehr geeignete Methode. Das Polygonale-Kontakt-Modell gehort Sorte Kontaktmodellierungsmethoden Mehrkorperdynamikalgorithmus Starrkorpern, durch polygonale Oberflachen beschrieben Sicht verhalt Kraftelement, welches benutzerdefinierte Routine kommerziellen MKS Code SIMPACK eingebaut kann. Fur flexiblen raumlichen Systemen bietet erweitern. Ausgangslage Untersuchungen bildet ursprungliche Code, welcher starre beschrankt ist. Dieser wurde sukzessive erweitert angepasst, auch Kontaktvorgange gerechnet konnen. Kapitel Anwendung Zahnradergetriebe Mehrkorpersystemen gewidmet. vielen Anwendungen Maschinenbaus Zahnrader dazu benutzt, Leistung drehenden Wellen ubertragen. Daher gewinnt Fahigkeit integrieren deren dynamisches Verhalten simulieren immer Bedeutung. Da Wirklichkeit starres, sondern besonders Kontaktvorgangen elastisches aufweisen, Zahnradkontakts sicherlich leistungsfahigsten Ansatze Kontaktvorgangen. Allerdings speziell Simulation grosse Rechenaufwand Schwierigkeiten praktischen im Rahmen Kapitels Elemente Zahnen verwendet. scheint vor allem Mehrkorpersysteme geeignet, da er Kompromiss starren Modell darstellt. Zahne sind zwar noch starr, jedoch verbunden. Hierzu praziser verwendet, sowohl gleichzeitigen Kontakt mehrerer Zahnpaare Einfluss Flankenspiel, links- rechtsseitigen berechnet.