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Fachgruppe Computational Methods in Systems and Control Theory

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FVV Vorstudie

Moderne Modellreduktion elastischer Bauteile für die Simulation flexibler Mehrkörpersysteme

(gefördert durch Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen e.V.)




Projektleiter:
  • Prof. Dr.-Ing. P. Eberhard
    Universität Stuttgart,
    Institut für Technische und Numerische Mechanik,
    Tel: +49 (0)711-685-6388
    E-mail: eberhard@itm.uni-stuttgart.de
  • Prof. Dr. Peter Benner
    Technische Universität Chemnitz,
    Fakultät für Mathematik, 09107 Chemnitz
    Tel: +49 (0)371-531-38367
    E-mail: benner@mathematik.tu-chemnitz.de
  • Prof. Dr.-Ing. Gunter Knoll
    Universität Kassel,
    Institut für Maschinenelemente und Konstruktionstechnik, 34125 Kassel
    Tel: +49 (0)561-804-2774
    E-mail: post@imk.uni-kassel.de
Mitarbeiter:
  • Jörg Fehr (bis 31.12.2011)
    Universität Stuttgart,
    Institut für Technische und Numerische Mechanik,
    Tel: +49 (0)711-685-66554
    E-mail: fehr@itm.uni-stuttgart.de
  • Christine Nowakowski
    Universität Stuttgart,
    Institut für Technische und Numerische Mechanik,
    Tel: +49 (0)711-685-66626
    E-mail: geschwinder@itm.uni-stuttgart.de
  • Dr. Jens Saak
    Technische Universität Chemnitz,
    Fakultät für Mathematik, 09107 Chemnitz
    Tel: +49 (0)371-531-32142
    E-mail: jens.saak@mathematik.tu-chemnitz.de
  • Patrick Kürschner
    Technische Universität Chemnitz,
    Fakultät für Mathematik, 09107 Chemnitz
    Tel: +49 (0)371-531-37774
    E-mail: patrick.kuerschner@mathematik.tu-chemnitz.de
  • Gerald Ochse
    Universität Kassel,
    Institut für Maschinenelemente und Konstruktionstechnik, 34125 Kassel
    Tel: +49 (0)561 804 2769
    E-mail: gerald.ochse@imk.uni-kassel.de
Laufzeit: 03.01.2010 - 31.12.2010

Projektbeschreibung:
Ziel dieses Forschungsvorhabens ist der Nachweis der Anwendbarkeit moderner Reduktionsverfahren bei industriellen Problemstellungen. Die Vorstudie dient dann als Entscheidungsgrundlage für FVV-Mitgliedsfirmen, ob moderne Modellreduktionsverfahren als fehlerkontrollierte effiziente Alternative zu modalen Ansätzen bei der Simulation elastischer Mehrkörpersysteme zielführend sind. Bei erfolgreicher Beurteilung soll im Anschluss ein FVV/DFG Gemeinschaftsprojekt mit folgenden Inhalten beantragt werden:
  • Modellreduktion für EHD, elastische Lager, …,
  • Erweiterung der Methoden für sehr große Systeme und auf Systeme mit vielen Eingängen (für EHD, z.B. 1000-2000 Eingangs-Knoten),
  • Erstellen eines plattformunabhängigen Softwaremoduls (Präprozessor), das mit verschiedenen MKS bzw. EHD-Tools gekoppelt werden kann,
  • Vergleiche der beschriebenen modernen Modellreduktion mit den herkömmlichen statisch-modalen Reduktionstechniken hinsichtlich der Ergebnisgüte sowie der Rechenzeiteffizienz an praxisrelevanten EHD-Simulations-Modellen aus dem Bereich der Motorentechnik.

Im Rahmen der Vorstudie sollen folgende Punkte für die Reduktion von elastischen Mehrkörpersystemen behandelt werden:
  • Automatische Reduktionsverfahren mit kontrollierten Abbildungseigenschaften (d.h. vorgegebenem Fehler).
  • Auswahl der reduzierten Freiheitsgrade anhand der sog. Steuerbarkeit (energetische Anregbarkeit) anstelle der Sortierung/Auswahl nach Eigenfrequenzen.
  • Ausführlicher Vergleich modaler und moderner Verfahren für den Einsatz bei industriellen Problemstellungen.
  • Nachweis der einfachen Anwendung/ Bedienbarkeit der Verfahren.
  • Überprüfung auf bessere Simulationsergebnisse bei kürzerer Rechenzeit.



Veröffentlichungen:

@ARTICLE{morNowEtal12,
author = {Nowakowski,
C. and K{\"u}rschner,
P. and Eberhard,
P. and Benner,
P.},
title = {Model reduction of an elastic crankshaft for elastic multibody simulations},
journal = {ZAngewMathMech},
publisher = {WILEY-VCH Verlag},
volume={93},
number={4},
pages={198--216},
issn = {1521-4001},
url = {http://dx.doi.org/10.1002/zamm.201200054},
doi = {10.1002/zamm.201200054},
keywords = {Elastic multibody systems,
model order reduction,
Krylov,
SVD,
ADI.},
year = 2012,
note = {Available from \url{http://www.mpi-magdeburg.mpg.de/preprints/}},
}
Model Reduction of an Elastic Crankshaft for Elastic Multibody Simulations;
Nowakowski, Christine; Kürschner, Patrick; Eberhard, Peter; Benner, Peter ;
ZAMM - Journal of Applied Mathematics and Mechanics  :  Vol. 93(4), pp. 198 - 216;
WILEY-VCH Verlag; 2013. ISBN/ISSN: 1521-4001
accepted; also available as preprint MPIMD/12-07.
191Optimale FE-Reduktion, Moderne Modellreduktion elastischer Bauteile für die Simulation flexibler Mehrkörpersysteme
Benner, Peter; Eberhard, Peter; Knoll, Gunter; Kürschner, Patrick; Nowakowski, Christine; Ochse, Gerald;
FVV Frühjahrstagung 2011, Frankfurt a.M.: Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen e.V.  :  Heft R553, pp. 175-197;
2011.
Vorträge:

P. Kürschner
Modelordnungsreduktion für dynamische Systeme zweiter Ordnung, Miniworkshop MPI - Fraunhofer IFF - OvGU, Magdeburg, 10. Mai, 2011

P. Kürschner
Balancierungsbasierte Modellreduktion mit der Numerikbibliothek M.E.S.S., FVV Arbeitskreissitzung "Optimale FE-Reduktion", Frankfurt-Niederrad, 30. November, 2010

P. Kürschner
Balancierungsbasierte Modellreduktion mit der Numerikbibliothek M.E.S.S., FVV Arbeitskreissitzung "Optimale FE-Reduktion", Frankfurt-Niederrad, 7. September, 2010




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Patrick Kürschner, kuerschner@mpi-magdeburg.mpg.de