http://www.tu-ilmenau.de

Logo TU Ilmenau


Ansprechpartner

Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Klaus Zimmermann

Fachgebietsleiter

Telefon 03677 69-2478

E-Mail senden

Ihre Position

INHALTE

Publikationen

Publikationen (gesamt)

Anzahl der Treffer: 672
Erstellt: Tue, 16 Jul 2019 23:03:44 +0200 in 0.0408 sec


Seith, Rebecca;
Ein Beitrag zur Anwendung mehrkörperdynamischer Modelle und Methoden bei der Ganganalyse des Menschen - 87 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Die Untersuchung menschlicher Bewegungen mit Hilfe von mechanischen Modellen und Methoden wird als Biomechanik bezeichnet. Bedeutende biomechanische Modelle wurden von HANAVAN und ZATSIORSKY entwickelt und bilden die Grundlage für digitalisierte Menschmodelle zur computergestützten Bewegungsanalyse. Diese Mehrkörpersystemmodelle ermöglichen die Berücksichtigung individueller Körperproportionen und sind daher ein wichtiger Bestandteil der instrumentellen 3D-Ganganalyse. Weitere Bestandteile sind simultan verwendete kinematische und kinetische Messmethoden sowie die dynamische Elektromyographie. In dieser Arbeit werden unter Verwendung des Simulationswerkzeugs ALASKA/DYNAMICUS® Bewegungsanalysen auf Grundlage kinematischer und kinetischer Daten durchgeführt. Hierzu werden zunächst die Grundlagen beschrieben und ein umfassender Einblick in die Biomechanik des menschlichen Ganges gegeben. In einem Bewegungsanalyselabor werden die kinematischen und kinetischen Daten eines Probanden beim Gehen und Aufstehen aus dem Sitzen messtechnisch erfasst. Die Eignung des verwendeten MKS-Simulationstools zur Analyse menschlicher Bewegungsmuster wird bewertet. Eine Aussage über die dynamische Stabilität wird durch die Berechnung des sogenannten "Zero Moment Points" sowie der temporären Fußunterstützungsfläche mittels DYNAMICUS® getroffen. Ausgehend von den gemessenen Bodenreaktionskräften und berechneten Körperschwerpunktverläufen werden für die photometrische Bewegungserfassung Markerreduktionen vorgenommen. Dabei kann gezeigt werden, dass DYNAMICUS® die Möglichkeit bietet, aufgrund qualitativer und quantitativer Bewertungsgrundlagen, einen Kompromiss zwischen Genauigkeit der Bewegungsrekonstruktion sowie -berechnung und dem Messaufwand, z.B. in Form von Markeranzahl, zu finden.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/871619369seith.txt
Straub, Lisa;
Beiträge zur Approximation von Eigenkreisfrequenzen biegeschwingender kontinuierlicher Strukturen - 149 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Kenntnisse über das Schwingungsverhalten von Systemen sind in der Technik von großer Bedeutung. Denn nur so wird es möglich die Systeme zu beeinflussen, sodass Resonanzerscheinungen vorgebeugt oder Schwingungen effizient genutzt werden können. Dazu müssen die Eigenschwingen eines Systems betrachtet und dessen Eigenkreisfrequenzen berechnet werden. Da die exakte Berechnung mit zunehmender Komplexität der Systeme hinsichtlich Arbeits- und Rechenzeitaufwand nicht praktikabel ist, werden Approximationsmethoden verwendet. Deshalb behandelt diese Arbeit verschiedene Methoden zur Berechnung der Eigenkreisfrequenzen. Dabei werden freie, ungedämpfte Schwingungen von biegeschwingenden, kontinuierlichen Strukturen in konservativen Systemen betrachtet. Zu Beginn wird zunächst auf die Theorie der Biegeschwingungen eingegangen und die exakte Berechnung der Eigenkreisfrequenzen aufgezeigt. Es folgt eine Darstellung verschiedener Approximationsmethoden: der Rayleigh-Quotient, das Rayleigh-Ritz-Verfahren, die Finite-Elemente-Methode, die Formeln von Southwell und Dunkerley und die Approximation durch ein Mehrkörpersystem. Anschließend werden die Methoden mittels einleitender Beispiele betrachtet, wobei eine Fokussierung auf den Rayleigh-Quotienten und das Rayleigh-Ritz-Verfahren erfolgt. Da die Genauigkeit der Näherungen dieser Methoden stark von der Wahl der Ansatzfunktionen abhängen, werden in den folgenden Ausführungen neue Möglichkeiten untersucht, die die Ansatzvarianten der beiden Verfahren erweitern. Dazu werden die Hyperbelfunktionen, die statischen Biegelinien und eine abschnittsweise Behandlung komplexerer Systeme in Betracht gezogen. Diese Ansatzmöglichkeiten werden zunächst am Rayleigh-Quotienten untersucht. Erweisen sich die Methoden dort als geeignet, folgt eine Ausweitung auf das Rayleigh-Ritz-Verfahren. Abschließend werden zwei komplexe Beispiele betrachtet, bei denen die Erkenntnisse aus den Betrachtungen der Arbeit Anwendung finden sollen und ihre Praxistauglichkeit geprüft wird.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/870647156strau.txt
Faller, Joachim;
Validierung der Geräuschberechnung von Lagern - 74 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Validierung der Geräuschberechnung von Lagern. Im Vordergrund steht die Untersuchung der durch Anschliffe auf Wälzkörpern angeregten Starrkörperschwingungen. Diese werden durch ein kontaktbasiertes Mehrkörpersimulationsmodell beschrieben. Die Zielgrößen der Simulation werden mit Methoden der Signalanalyse ausgewertet. Die Güte der Modellierung wird anhand der kinematischen Beziehungen und Modellen niedrigerer Ordnung überprüft. Anschließend erfolgt die Validierung der Modelle durch den Abgleich mit Versuchen auf einem Geräuschprüfstand.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/870646656falle.txt
Schorr, Philipp;
Mechanische Grundlagen der Fortbewegung als Basis für den Entwurf mobiler Systeme in widerstandserzeugenden Medien - 118 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Die Anwendungsgebiete herkömmlicher Bewegungssysteme auf Basis von Vortriebselementen wie Rädern, Flossen, Beine, etc. sind aufgrund deren Miniaturisierungsmöglichkeiten begrenzt. Vor allem in Bereichen der Medizintechnik, wie z.B. die minimalinvasive Chirurgie, ist ein Einsatz dieser Bewegungskonzepte oftmals nicht möglich. Dementsprechend ist die Erforschung von innovativen, nichtklassischen Lokomotionsprinzipien notwendig. Hierbei haben sich auf dem Gebiet der mobilen Robotik vibrationsbasierte Bewegungssysteme durchgesetzt. Diese Systeme ermöglichen eine gerichtete Bewegung durch eine periodische Anregung in Form von bewegten Massen und benötigen keine weiteren Vortriebselemente. Innerhalb dieser Arbeit werden verschiedene Möglichkeiten zur Realisierung einer nichtklassischen vibrationsbasierten Fortbewegung untersucht. Die unterschiedlichen Lokomotionsprinzipe werden bezüglich deren Bewegungscharakteristik untersucht. Ebenso wird der Wirkungsgrad sowie Optimierungsmöglichkeiten derartiger Systeme analysiert. Zur experimentellen Untersuchung der theoretischen Erkenntnisse wird auf Basis eines ausgewählten Lokomotionsprinzips ein Prototyp entwickelt und gefertigt. Die mit dem Prototyp durchgeführten Versuche werden ausgewertet und den theoretischen Daten gegenübergestellt. Anhand dieses Vergleiches können die theoretischen Erkenntnisse gegebenenfalls validiert werden. Abschließend wird eine Zusammenfassung und ein Ausblick über weiteres Untersuchungs- und Forschungspotential gegeben.



Hermann, Svenja;
Entwurf und Steuerung von Formschluss- und Kraftschlussgreifern - 139 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Das Greifen von fragilen Gegenständen und Objekten mit großem Aspektverhältnis stellt eine Herausforderung in der Greifertechnik dar. Um die Beschädigung des Objektes zu vermeiden, ist hier der Einsatz von Formschlusseffektoren vorteilhaft. Diese zeichnen sich häufig durch ein gewisses Maß an Nachgiebigkeit aus, aufgrund derer sie sich an Greifobjekte anpassen können. Da magnetosensitive Elastomere (MSE) ihre Nachgiebigkeit durch Magnetfelder reversibel steuern lassen, eignen sie sich als Konstruktionswerkstoff für den Entwurf eines Endeffektors. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird der Prototyp eines adaptiven Effektors auf Basis magnetosensitiver Elastomere entwickelt. Es werden Materialstudien an MSE durchgeführt, auf deren Basis die Werkstoffauswahl erfolgt. Mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode wird das plastische Verhalten des magnetosensitiven Elastomers im Magnetfeld nachgebildet. Anhand von Untersuchungen verschiedener Effektorgeometrien erfolgt die Form- und Prinzipfindung für das Greiferelement. Es wird ein Prototyp angefertigt, der sich an verschiedene Formen und Oberflächenbeschaffenheiten von Greifobjekten anpassen und diese in einer Kombination aus Form- und Kraftschluss halten kann.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/870046187herma.txt
Kautzmann, Loic;
Bewegung mechanischer Systeme in der Umgebung der Resonanz - 72 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

In dieser Masterarbeit wird ein Lokomotion System entwickelt, welches auf eine Steuerung von internen Massen basiert. Unwuchtmassen werden von Motoren in Bewegung gesetzt und führen so zu einer Bewegung des Gesamtsystems. Die Erstellung eines mathematischen Modells soll zum einen das dynamische Verhalten des Systems beschreiben und zum anderen bei der Dimensionierung des Systems helfen. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen zu einer konstruktiven Entwicklung führen, die als Basis für den Aufbau des Prototyps dienen sollen. Darüber hinaus wird eine Position- und Geschwindigkeitsregelung entworfen, die auf einem Mikrocontroller implementiert werden soll. Diese regelt den Phasenversatz und die Winkelgeschwindigkeit der Unwuchtmassen. Die Dynamik des Prototyps wird aufgenommen, ausgewertet und mit dem mathematischen Modell verglichen.



Mixanek, Florian;
Untersuchungen zum Einsatz von magneto-sensitiven Elastomeren in sensorischen Anwendungen - 119 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Magneto-sensitive Elastomere (MSE) sind Kompositwerkstoffe aus einer Elastomermatrix, in deren Materialstruktur hart- oder weichmagnetische Partikel eingeschlossen sind. Unter dem Einfluss von Magnetfeldern kann eine Änderung des Materialverhaltens beobachtet werden. Diese besondere Eigenschaft bietet Potential für die Entwicklung adaptiver sensorischer und aktorischer Konzepte. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung der Materialeigenschaften von MSE in Abhängigkeit der magnetischen Flussdichte eines äußeren Magnetfeldes sowie der Volumenkonzentration der verwendeten Carbonyl-Eisen-Partikel (CIP). Der Fokus liegt dabei auf der Bestimmung des Steifigkeits- und Dämpfungsverhaltens der Probenkörper. Für die Untersuchungen wird ein Konzept für einen experimentellen Aufbau ausgearbeitet und konstruktiv umgesetzt. Es werden Probenkörper gestaltet und mit verschiedenen Partikelkonzentrationen hergestellt. Die Materialeigenschaften der Proben werden in Ausschwingversuchen, unter Einfluss eines magnetischen Gleichfeldes variabler Stärke untersucht. Die gesammelten Messdaten werden unter Verwendung eines mechanischen Modells für Biegeschwingungen von Balken mit analytischen und numerischen Methoden ausgewertet.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/867161914mixan.txt
Fuchsberger, Sven;
Entwurf und numerische Analyse von diversen Regelungskonzepten für mechanische Bewegungssysteme - 227 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Um ihre Umgebung wahrzunehmen, besitzen Arachniden mehrere Sinnesorgane, z.b. Spaltsensillen oder Trichobothrien. Damit können sie u.a. Objekte detektieren und äußere Umwelteinflüsse registrieren. Mit Hilfe dieser Sinnesorgane werden die externen Reize über ein Reizweiterleitungssystem zur Informationsauswertung an das Nervensystem weitergeleitet. Die auftretenden äußeren Reize erfordern allerdings ein unterschiedliches Maß an Reaktion. Da die externen Reize ununterbrochen auftreten (Wind, Regen), erfolgt die Reaktion adaptiv, d.h. sie passt sich ständig den Umgebungsbedingungen an. Die vorliegende Masterarbeit untersucht verschiedene adaptive Regelungsstrategien, welche an einem biologisch inspirierten Sensorsystem vorgestellt werden. Das Ziel ist, einen quantitativen Vergleich der adaptiven Regelungsstrategien mit Hilfe einer in dieser Arbeit entwickelten Bewertungsfunktion zu ermöglichen. Dazu werden unterschiedliche Regelungsvarianten aus vorangegangenen Arbeiten am Fachgebiet Technische Mechanik zusammengetragen und erläutert. Als technisches Modell dient ein Feder-Masse-Dämpfer-Schwinger mit indirekter Erregung über das Gehäuse und direkter Steuerkrafteinprägung an der Masse. Alle numerischen Simulationen werden mit der Software MATLAB durchgeführt. Um einen quantitativen Vergleich der Regelungsstrategien zu ermöglichen, werden in Abhängigkeit von der äußeren Erregung zwei Bewertungsfunktionen erarbeitet. Unter Anwendung dieser Bewertungsfunktionen werden die Regelungsstrategien unter dem Einfluss von insgesamt vier unterschiedlichen Erregungen numerisch ausgewertet. Hinzu kommen drei neue Regelungsansätze: ein Adaptionsgesetz mit Steuerkraft $u(t)$, eine modifizierte Offset-Regelung, sowie eine Rückführungsstruktur mit zuschaltendem Integral-Glied. Zwei dieser drei Varianten werden ebenfalls mit den Bewertungsfunktionen ausgewertet und die Ergebnisse mit den bisherigen Strategien verglichen. Es werden drei weitere Regelungsvarianten untersucht, die auf eine Ableitung des Systemausgangs verzichten: P-Rückführung, Regler der Ordnung 2 und Regelung mittels Differenzenquotienten. Die insgesamt "besten" Adaptionsgesetze und Rückführungen nach den Bewertungsfunktionen werden auf ein Modell eines Spurhalteassistenten angewandt und ein weiteres Mal ausgewertet. Die Simulationen zeigen, wie erfolgreich und effektiv die vorgestellten Regler die Systeme beherrschen und regeln. Die Auswahl dieser Reglerstrategien mit der Bewertungsfunktion führt zu einem sehr guten Ergebnis.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/867030062fuchs.txt
Sieme, Sebastian;
Anwendung und Austestung der dehnungsbasierten Lebensdauertools nCode und Fe-Safe auf die Lebensdauerberechnung von Nutzfahrzeugbremsträgern - 66 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Gegenstand dieser Abschlussarbeit ist die Berechnung des Versagenszeitpunkts von gusseisernen LKW Scheibenbremsenbauteilen im Bereich der Zeitfestigkeit. Die verwendete Methode basiert auf einer FEM-Berechnung, welche entweder linear elastisches oder elastisch-plastisches Werkstoffverhalten verwendet. Die Zielgröße für alle Berechnungen sind Daten von Prüfstandsversuchen. Analytische Grundlagen werden erklärt und eine neue Berechnungsrichtlinie erstellt. Die Programme nCode und Fe-Safe werden herangezogen und gegen den aktuellen, firmeninternen Standard SWL99 getestet. Unterschiede zwischen den Prüfstandsergebnissen und errechneten Lebensdauern werden analysiert. Als Bewertungsmaßstab gilt die Treffsicherheit auf die Prüfstandsdaten. Am Ende der Arbeit wird eine Empfehlung für ein Berechnungsverfahren ausgesprochen.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/866983694sieme.txt
James, Emmanuel;
Entwicklung eines Versuchsaufbaus zur Messung von Vorschub-Drehmoment-Charakteristiken bei Einschraubvorgängen - 71 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Ziel der vorliegenden Masterarbeit ist die Entwicklung eines Versuchsaufbaus zur Messung von Vorschub-Drehmoment-Charakteristiken bei Einschraubvorgängen in sandige Böden. Dieser muss ein vertikales Eingraben einer schraubenförmigen Geometrie erlauben. Methodisch orientiert sich der konstruktive Entwicklungsprozess an den VDI-Richtlinien 2221 und 2222. Zu Beginn werden, neben dem Stand der Technik, kurz ein Prototyp der TU Ilmenau und verschiedene Roboter, die sich in Böden hinein bewegen können, diskutiert. Für die prinzipielle Lösung der Problemstellung werden zwei Varianten erarbeitet und bewertet. Das gewählte Prinzip nutzt eine statische Struktur mit Sensoren und Antrieb außerhalb der Vortriebseinheit. Die Eignung dieses Prinzips wird experimentell bestätigt. Für die technische Realisierung werden erneut mehrere Varianten präsentiert, von denen eine anhand von festgelegten Bewertungskriterien ausgewählt wird. Der so entworfene Prüfstand wird aufgebaut und Messungen durchgeführt. Verschiedene Probeschrauben werden mittels eines 3D-Druckverfahrens hergestellt und der Zusammenhang zwischen Eindringtiefe und Drehmoment für verschiedene gewählte Parameter der Schrauben ermittelt. Eine rechnerische Fehlerbetrachtung wird durchgeführt.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/866200150james.txt