Basierend auf einem Formalismus zur Simulation von mechanischen Starrkörpersystemen mit flächigen Reibkontakten wird eine Erweiterung auf Systeme mit Rollkontakten vorgenommen. Dabei wird der Fokus insbesondere auf die tangentiale Nachgiebigkeiten im Kontakt gelegt. Ein mathematischer Beweis der Konvergenz der Lösung der tangential elastischen Formulierung gegen die der starren wird dargelegt. Based on a formalism to simulate mechanical rigid body systems with plane frictional contacts, an extension to systems with rolling contacts is proposed. A special focus is put on tagential contact compliance. A mathematical convergency proof of the solution of the tangential elastic formulation to the rigid one is proposed.
Aktualisiert: 2021-02-11
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Die vorliegende Arbeit ist durch Problemstellungen motiviert, die im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 588 entstanden sind. Sie behandelt verschiedene Aspekte der rechnergestützten Mehrkörperdynamik im Hinblick auf die biomechanische Modellierung. Ein wichtiges Ziel dieser Arbeit ist es, die wesentlichen kinematischen und dynamischen Eigenschaften des Menschen modelltechnisch zu erfassen, wobei die Entwicklung von biomechanischen Simulationsmodellen des Menschen im Vordergrund.
Aktualisiert: 2021-02-11
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Durch Weiterentwicklung der auf dem Verfahren des Mikrothermoformens basierenden SMART-Technologie werden Prototypen funktionalisierter, dreidimensionaler Zellkulturträger hergestellt. Diese ermöglichen es, den Einfluss verschiedener Faktoren auf das Verhalten von Zellen zu analysieren. Neben der Erzeugung komplexer Topographien wird eine Immobilisierung biochemischer Faktoren auf den Strukturen gezeigt. Desweiteren wird ein mit Hilfe von UV-Lithographie hergestelltes Werkzeug vorgestellt.
Aktualisiert: 2021-02-11
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Die Arbeit setzt sich mit der simulationsbasierten Untersuchung von Regelstrategien zur Kompensation von Prozessinstabilitäten aufgrund des regenerativen Ratterns auseinander.
Der erste Teil der Arbeit beschäftigt sich zunächst mit der Modellierung von Zerspanprozessen. Ausgehend von einfachen Prozessmodellen und gängigen Zerspankraftgesetzen wird das Finite Elemente Modell eines dünnwandigen Hohlzylinders vorgestellt. Der bei der Bearbeitung auftretende Materialabtrag wird dabei durch Verschiebung der Knoten der Elemente des Modells abgebildet.
Für die Untersuchung von dynamischen Vorgängen mit akzeptablen Rechenzeiten muss die Ordnung des Modells reduziert werden. Aufgrund des Materialabtrags sind die üblichen projektionsbasierten Modellreduktionsverfahren jedoch nicht ohne weiteres anwendbar. Im Rahmen dieser Arbeit wird deshalb ein Verfahren der parametrischen Modellreduktion eingesetzt.
Die mathematische Modellierung von Zerspanprozessen führt zu totzeitbehafteten Dynamiken, deren Stabilitätsverhalten mit Standardanalysemethoden nur in Ausnahmefällen bestimmt werden kann. In dieser Arbeit wird eine Toolbox vorgestellt, die es erlaubt, die Stabilität von zeitvarianten, totzeitbehafteten Systemen zu analysieren. Die eingesetzten Verfahren basieren auf der Semi-Diskretisierungsmethode.
Schließlich werden unterschiedliche Regelkonzepte zur Verbesserung der dynamischen Stabilität vorgestellt und ihr Einfluss auf die Systemstabilität bewertet. Schwerpunkt der Untersuchungen ist eine aktive Strategie auf Basis einer modellprädiktiven Regelung.
Der letzte Teil der Arbeit beschäftigt sich mit der Abbildung von Unsicherheiten bei der Modellierung von Zerspanprozessen. Hierzu werden Werkzeuge aus dem Bereich der Unsicherheitsanalyse (Fuzzy-Analysis) eingesetzt.
Aktualisiert: 2019-12-12
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