Masterarbeit

  • Stellenausschreibung:

    Dynamische Modellierung
  • Eintrittstermin:

    ab sofort
  • Kontaktperson:

    Dr. Junyu Qi

Vereinfachte analytische kinematische Modelle können grundlegende Trends der polygonalen Anregung erfassen, vernachlässigen jedoch wichtige nichtlineare physikalische Mechanismen, die das reale dynamische Verhalten bestimmen: Hertzsche Kontaktverformung zwischen Rolle und Kettenrad, Stöße beim Eingriff, Spiel in den Gelenken sowie schmierungsabhängige Reibungsdämpfung. Betriebsbedingungen wie Drehzahl, Trumspannung der Kette und Schmierungsqualität beeinflussen zusätzlich die Schwingungsamplituden, maximalen Spannungswerte und Drehmomentschwankungen. Ziel dieser Masterarbeit ist es, ein kombiniertes analytisches Modell und ein hochgenaues Mehrkörpersimulationsmodell zu entwickeln, um diese gekoppelten dynamischen Phänomene vollständig zu quantifizieren. Die Validierung soll mehrstufig anhand numerischer Simulationen und physikalischer experimenteller Messdaten erfolgen.

Masterarbeit

Fortgeschrittene Mehrkörper- und analytische dynamische Modellierung von Rollenkettentrieben

Aufgaben

  • Durchführung einer systematischen Literaturrecherche zu Mehrkörperdynamik von Ketten, Kontakt zwischen Rolle und Kettenrad, Gelenkspieleffekten sowie geschmierten Reibungsmodellen.
  • Entwicklung eines erweiterten analytischen Modells, das den grundlegenden Polygoneffekt um näherungsweise Kontaktsteifigkeit und Dämpfung ergänzt.
  • Aufbau eines hochgenauen 3D-Mehrkörperdynamikmodells in COMSOL mit starren/elastischen Kettengliedern, Hertzschem Kontakt, Gelenkspielen sowie geschwindigkeits- und schmierungsabhängiger Reibung.
  • Durchführung umfangreicher Parameterstudien zur Quantifizierung der Einflüsse von Drehzahl, Trumspannung, Gelenkspiel und Schmierung auf Schwingungen, Kontaktspannungen und Drehmomentschwankungen.
  • Validierung des Mehrkörpermodells anhand verbesserter analytischer Lösungen sowie Kalibrierung beider Modelle mithilfe experimenteller Daten.

Beginn Ab sofort

Software Matlab, Comsol/SIMPACK

Voraussetzungen

  • Solide Grundlagen in Mathematik und Mechanik
  • Fähigkeit zum selbstständigen Arbeiten
  • Freude an Programmieraufgaben und hohe Motivation, Neues zu lernen
  • Von Vorteil: Maschinendynamik I & II

Weitere Informationen Dr. Junyu Qi (junyu qi∂kit edu)

Sprechzeiten Montag/Freitag 10:00–16:00 Uhr, Raum 706, Gebäude 10.23

Literatures:

[1] P. Yuan, B, He, L. Zhang: Planar dynamic modelling of round link chain drives considering the irregular polygonal action and guide rail. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part K: Journal of Multi-body Dynamics. 235, 3, 2021

[2] S. Hu, B. Guo, K. Deng, P. Xu: An Efficient Contact Analysis for Roller Chain. Advanced Materials Research 211-212: 290-294, 2011.

[3] M. Omar: Multibody Dynamics Formulation for Modeling and Simulation of Roller Chain Using Spatial Operator. 2016 International Conference on Mechanical, Manufacturing, Modeling and Mechatronics (IC4M 2016), 51, 2016.

[4] Y. Wang, D. Ji, K. Zhan: Modified sprocket tooth profile of roller chain drives. Mechanism and Machine Theory 70: 380-393, 2013.

[5] S. Pedersen: Simulation and Analysis of Roller Chain Drive Systems. Technical University of Denmark. DCAMM Report No. S 92, 2004