Teilinstitut Dynamik/Mechatronik - Lehrveranstaltungen
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Einführung in die Mehrkörperdynamik

Einführung in die Mehrkörperdynamik
Typ: Vorlesung (V) Links:
Lehrstuhl: Fakultät für Maschinenbau
Semester: SS 2019
Ort:

50.35 HS a. F.

Zeit:

Dienstag 11:30 - 13:00
50.35 Fasanengarten-Hörsaal (HS a.F.) 50.35 Fasanengarten-Hörsaalgebäude

Freitag 14:00 - 15:30
10.21 Carl-Benz-Hörsaal 10.21 Hörsaalgebäude



Beginn: 23.04.2019
Dozent/Übungsleiter:

Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Seemann

SWS: 3
LVNr.: 2162235
Bemerkungen  
Literaturhinweise

Wittenburg, J.: Dynamics of Systems of Rigid Bodies, Teubner Verlag, 1977
Roberson, R. E., Schwertassek, R.: Dynamics of Multibody Systems, Springer-Verlag,
1988
de Jal'on, J. G., Bayo, E.: Kinematik and Dynamic Simulation of Multibody Systems.
Kane, T.: Dynamics of rigid bodies.

Lehrinhalt

Mehrkörpersysteme und ihre technische Bedeutung, Kinematik des einzelnen starren Körpers, Drehmatrizen, Winkelgeschwindigkeiten, Ableitungen in verschiedenen Bezugssystemen, Relativmechanik, holonome und nichtholonome Bindungsgleichungen für geschlossene kinematische Ketten, Newton-Eulersche Gleichungen, Prinzip von d'Alembert, Prinzip der virtuellen Leistung, Lagrangesche Gleichungen, Kanescher Formalismus, Struktur der Bewegungsgleichungen

Arbeitsbelastung

Präsenzzeit: 21,5h; Selbststudium: 98h

Ziel

Die Studierenden kennen verschiedene Methoden, um die Lage und Orientierung von starren Körpern zu beschreiben. Sie erkennen, dass bei der Integration der kinematischen Differentialgleichungen Singularitäten auftreten können, die z.B. bei der Verwendung von Euler-Parametern vermieden werden können. Sowohl holonome wie auch nichtholonome Zwangsbedingungen und ihre Auswirkung auf die Struktur der sich ergebenden Differentialgleichungen werden beherrscht. Die Beschreibung der kinematischen Größen in verschiedenen Bezugssystemen bereitet den Studenten keine Schwierigkeit. Allgemeine, bezugssystemunabhängige Formulierung des Dralls bereiten keine Schwierigkeit. Mehrere Verfahren zur Herleitung der Bewegungsgleichungen können angewandt werden, insbesondere auch bei nichtholonomen Systemen. Die prinzipielle Lösung der Bewegungsgleichungen mit Hilfe numerischer Integration ist verstanden.

Prüfung

Schriftliche oder mündliche Prüfung.
Bekanntgabe der Form: 6 Wochen vor Prüfungstermin durch Aushang.

Aktuelles

Der Terminplan, Hinweise, Änderungen und die Übungsblätter stehen auf der Lehr- und Lernplattform ILIAS des KIT zur Verfügung.

Für den Login auf der Plattform benötigen Sie lediglich einen Account des Rechenzentrums, den Sie im Foyer des Rechenzentrums beantragen können.

Das Skript zur Vorlesung "Einführung in die Mehrkörperdynamik" ist in der Sprechstunde erhältlich.

Die Klausur findet am 16. August 2019 statt. Weitere Infos entnehmen Sie bitte der entsprechenden Ankündigung, die i.d.R. 2 Monate vor Klausurtermin veröffentlicht wird.

In den ersten Wochen werden sowohl zu den regulären Vorlesungsterminen als auch zu den Übungsterminen Vorlesungen stattfinden. Die Termine der einzelnen Übungen werden im Vorfeld sowohl auf Ilias als auch auf dieser Seite bekannt gegeben.

 

Übungstermine SS 2018

1. Übung: 10.05.2019

2. Übung: 17.05.2019

3. Übung: 23.05.2019

4. Übung: 07.06.2019

5. Übung: ...

Übersicht

Ziele
Mechanismen, Fahrzeuge und Industrieroboter sind Beispiele für Mehrkörpersysteme. Zur Simulation des dynamischen Verhaltens werden Ausdrücke für kinematische Größen und Formulierungen für nichtlineare Bewegungsgleichungen benötigt, mit denen der Wechsel von einem System zu einem anderen leicht möglich ist. Die Vorlesung gibt eine Einführung in leistungsfähige Verfahren. Grundsätzlich beschreibt der erste Teil der Vorlesung die Kinematik, während der zweite Teil verschiedene Verfahren zum Herleiten von Bewegungsgleichungen behandelt.

 

Inhalt

  • Mehrkörpersysteme  und ihre technische Bedeutung
  • Kinematik des einzelnen starren Körpers
  • Drehmatrizen, Winkelgeschwindigkeiten
  • Ableitungen in verschiedenen Bezugssystemen
  • Relativmechanik
  • holonome und nichtholonome Bindungsgleichungen für geschlossene kinematische Ketten
  • Newton-Eulersche Gleichungen
  • Prinzip von d'Alembert
  • Prinzip der virtuellen Leistung
  • Kanescher Formalismus
  • Struktur der Bewegungsgleichungen

 

Literaturliste, Skripte

  • Vorlesungsskript (erhältlich in der Sprechstunde)
  • Woernle: Mehrkörpersysteme, Springer 2011
  • Wittenburg: Dynamics of multibody Systems, Springer 2008
  • Hibbeler: Technische Mechanik 3, Dynamik, München, 2006
  • Marguerre: Technische Mechanik III, Heidelberger Taschenbücher, 1968
  • Magnus: Kreisel, Theorie und Anwendung, Springer-Verlag, Berlin,
  • Klotter: Technische Schwingungslehre, 1. Bd. Teil A, Heidelberg, 1971

 

Prüfungsmodus

  • Schriftliche Prüfung
    Diplom: Scheinklausur, um Schein in höherer Mechanik zu erlangen
    Bachelor/Master: als Wahlpflichtfach mit Note
    Weitere Informationen zur schriftlichen Prüfung finden Sie auf der Seite der Prüfung (Link folgt).

  • Mündliche Prüfung:
    Diplom: als Wahlfach (30 Min.) oder Hauptfachbestandteil (20 Min.)
    Bachelor/Master: als Teil des Schwerpunktes
    Prüfungstermin nach Vereinbarung