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Berechnung und Simulation

Modellbildung und Simulation

Die Simulation von mechanischen und mechatronischen Systemen ist eine der Kernkompetenzen von AMSD. Dazu werden sowohl fertige Programmpakete verwendet als auch eigene Simulationsumgebungen in Matlab/Simulink entwickelt. Mit unserer Simulationskompetenz erzielen wir für unsere Kunden Kosteneinsparungen durch eine optimale Auslegung des Systems.

Wir bieten folgende Punkte in diesem Bereich an:

  • Problemanalyse
  • Modellbildung
  • Parameteridentifikation
  • Simulation
  • Ergebnisanalyse
  • Optimierung und Entwurf von Optimierungsverfahren
  • Entwurf modellbasierter Regler
  • Reglerentwurf für Echtzeitsysteme
  • Regleroptimierung
  • virtuelle Sensoren (Beobachter)
  • Design of Experiments
  • Surrogate Modelling

Typische Simulationsaufgaben sind zum Beispiel:

  • Berechnung des dynamischen Verhaltens von Systemen
  • Multiphysikalische Simulation
  • Simulation mechatronischer Komponenten
  • Erstellung von individuellen Simulationsprogrammen und Modellen zur Abbildung von speziellen Phänomenen
  • Entwicklung von Integrationsalgorithmen zur schnellen Lösung von numerisch steifen Systemen

FEM-Berechnung

Zur Festigkeitsberechnung setzten wir moderne Finite Elemente Methoden ein. Wir sind nicht nur Anwender, sondern wir verstehen die zugrundeliegende Theorie und die dahinterliegenden mathematischen Verfahren. Deshalb können sie Lösungen auf höchstem Niveau erwarten. Wir analysieren ihre Bauteile und können so Schwachstellen finden, Überdimensionierungen erkennen und Materialeinsparungen ermöglichen. Ferner verwenden wir die FEM-Rechnung zur Analyse der Eigenschwingungen der Konstruktion, damit ein reibungsloser Betrieb ihrer Maschine und hohe Standzeiten möglich werden.

Die FEM-Berechnung ermöglicht:

  • Optimierung der Konstruktion hinsichtlich bestimmter Kriterien
  • Optimierung der Gestalt hinsichtlich Spannungen und Gewicht
  • Statische, dynamische, lineare und nichtlineare Berechnungen
  • Modalanalyse und Betriebsschwingungsanalyse
  • Rotordynamische Auslegungen
  • Ableitung von Flex-Bodies für Mehrkörpersysteme

MKS-Berechnung

Im Bereich der Mehrkörpersimulation haben wir langjährige und tiefgehende Erfahrungen bei der Entwicklung von Algorithmen und Solvern. Daher sind uns die grundlegenden Prinzipien der Mechanik z.B. nach Lagrange und Jourdain als auch hochentwickelte Verfahren wie Time-Stepping-Methoden zur Lösung von unstetigen Systemen, z.B. durch den Einfluss von Reibung, bestens bekannt. Je nach Problemstellung wählen wir das geeignetste Verfahren zur effizienten Erstellung und Lösung der Systemgleichungen. Unsere Erfahrungen gehen hier über die eines Anwenders von kommerziellen Software hinaus. Daher können wir eine effiziente und maßgeschneiderte Lösung für ihre Problemstellung liefern.

Wir bieten folgende Punkte in diesem Bereich an:

  • Aufstellung der Bewegungsgleichungen in algebraischer Form
  • Berechnung von Eigenfrequenzen und Betriebsschwingungsanalyse
  • Optimierung von MKS hinsichtlich bestimmter Kriterien (z.B. Schwingungsreduktion)
  • Lösung komplexer MKS und Berechnung von Schnitt- und Kontaktkräften (z.B. für FEM-Rechnung)
  • Entwurf, Auslegung und Optimierung von Kinematiken
  • Fahrdynamische Auslegung von Fahrwerken
  • Analyse der Longitudinal-, Lateral-, und Querdynamik von Fahrzeugen
  • Seilmodellierung

CFD-Berechnung

Mittels CFD-Simulation (Computational Fluid Dynamics) lösen wir Probleme der Strömungsmechanik und Wärmeleitung. Abhängig von der Aufgabenstellung des Kunden wählen wir geeignete Modellierungstechniken und Submodelle aus, um belastbare Berechnungsergebnisse zu erhalten. Damit gelingt es uns, auch bei komplexen Problemen, effizient Resultate zu erzielen, welche experimentell zum Teil nur schwer oder gar nicht zugänglich sind. Mit dem raschen Vorliegen der Simulationsergebnisse sowie durch zielgerichtete Vorauslegung von Versuchen mittels Simulation, können wir für unsere Kunden einen Mehrwert zu generieren.

Unsere CFD Kompetenz setzen wir zur Berechnung folgender Problemstellungen ein:

  • Strömungen (Strömungswiderstand, Grenzschichtverhalten, Turbulenzen etc.)
  • Optimierung und Auslegung von Bauteilen bzw. Maschinen
  • Wärmeleitungs- und Wärmeübergangsberechnungen
  • Kompressible und inkompressible Strömungen