A differential-algebraic coupling approach for force-displacement co-simulation of flexible multibody systems with kinematic coupling
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Beschreibung
Gekoppelte Simulation kann monolithisch oder per Co-Simulation erfolgen. Zur effizienten Berechnung flexibler Mehrkörpersysteme nutzen wir Co-Simulation. Dazu beschreiben wir die kinematischen Kopplungen mittels algebraischer Zwangsbedingung und leiten eine allgemeingültige und effiziente Weg-Kraft Kopplung ab. Einhergehend wird die Stabilität der vorgestellten differential-algebraischen Kopplungsstrategie untersucht und bewertet.
Die Simulation gekoppelter Systeme ist heutzutage allgegenwärtig. Dabei gibt es prinzipiell zwei Vorgehensweisen: monolithische Simulation oder Co-Simulation. Im Allgemeinen ist eine monolithische Simulation stabiler, vorteilhaft für die industrielle Praxis ist jedoch Co-Simulation. Ebenso für unser Ziel: die effiziente Simulationen von Mehrkörpersystemen mit kinematisch gekoppelten flexiblen Strukturen. Da bestehende Kopplungsstrategien meist sehr restriktiv sind, leiten wir, ausgehend von einer Beschreibung der kinematischen Kopplung mittels algebraischer Zwangsbedingung, eine allgemeingültige und effiziente Weg-Kraft Co-Simulation her. Darüber hinaus wird die Stabilität der vorgestellten differential-algebraischen Kopplungsstrategie untersucht. Ein bestimmtes Massenverhältnis stellt sich dabei als entscheidend für eine stabile Co-Simulation heraus und kann durch Modifikation der räumlichen Diskretisierung der flexiblen Struktur verbessert werden. Zur Veranschaulichung unserer Kopplungsstrategie wird ein einfaches Testproblem sowie ein komplexes, nichtlineares Beispiel genutzt. Letzteres unterstreicht die praktische Anwendbarkeit unseres Ansatzes.
Autor*in
Fabio Schneider
Themen in »A differential-algebraic coupling approach for force-displacement co-simulation of flexible multibody systems with kinematic coupling«
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