Einfluss der Modellierung elastischer Körper auf die Simulation der Dynamik von Antriebssträngen

Motiviert durch das Bestreben, den Aufwand zur Modellierung elastischer Körper im Hinblick auf den Nutzen für die Systemsimulation im Vorfeld realistisch abzuschätzen und zu verringern, wurde in der vorliegenden Arbeit eine Anwendungsleitlinie für Schwingungssimulationen entwickelt. Diese dient auch dazu, die Einstiegshürde zur Nutzung der elastischen Mehrkörpersimulation zu verringern. Zur Zielerreichung wurden im ersten Schritt an zwei Beispielsystemen einem Windenergiegetriebe und einem Handhabungsgerät – experimentelle Modal- und Betriebsschwingungsanalysen vorgenommen. Anschließend erfolgte sukzessiv die Modellbildung der Systeme über mehrere Abstraktionsgrade hinweg: vom Drehschwingungsmodell bis zum Mehrkörpermodell mit sechs Freiheitsgraden und einem elastisch dargestellten Bauteil. Zusätzlich wurden die Finite Elemente Modelle der elastisch ausgeführten Körper bezüglich ihrer charakteristischen Eigenschaften mit Einfluss auf das Schwingungsverhalten untersucht. Die Erkenntnisse aus dem Modellaufbau wurden im zweiten Schritt verallgemeinert und gemeinsam mit Ansätzen aus der Literatur zu einer Anwendungsleitlinie weiterentwickelt. Gekennzeichnet ist die Methodik durch eine Zweiteilung in einen Ausgangs- und einen Simulationsraum.
Zur Erweiterung der Leitlinie wurde ergänzend ein Vorschlag zur Gestaltung eines Modellkatalogs erarbeitet. Dieser greift die bauteilspezifischen Charakteristika der Beispielsysteme auf und bietet Lösungen unterschiedlicher Komplexitätsstufen zur Abbildung an. Weitere Unterstützung beim Einstieg in das Thema elastische Mehrkörpersimulation findet der Leser durch den gegebenen Stand der Technik, der die Simulationsmethoden MKS, FEM und auch die Reduktion elastischer Körper in aller Kürze beschreibt und auf weiterführende Literatur verweist.