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

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Erstellt: Sat, 19 Oct 2019 23:04:54 +0200 in 0.0253 sec


Su, Jun;
Experimentelle Untersuchungen zum Schwingungsverhalten von magneto-sensitiven Elastomeren für sensorische Anwendungen - Ilmenau - 79 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Magneto-sensitive Elastomere (MSE) gehören zur Gruppe der "intelligenten Materialien", deren mechanische Eigenschaften durch äußere Einwirkungen verändert werden können. Unter dem Einfluss des Magnetfeldes kann man eine Änderung des Materialverhaltens beobachten. Deswegen sind sie sehr attraktiv für viele technische Implementierungen. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung der Materialeigenschaften von MSE, die in einem äußeren, homogenen Magnetfeld periodisch bewegt werden. Der Fokus liegt dabei auf der Ermittlung mechanischer Schwingungseigenschaften. Für die Untersuchungen wird die Neukonstruktion eines Prüfstandes ausgeführt. Der praktisch umgesetzte Prüfstand ermöglicht die Untersuchung eines Prüfkörpers aus MSE, der mit Hilfe eines Shakers zu erzwungenen Schwingungen erregt wird. Der Amplituden-Frequenzgang und der Phasengang des Schwingungssystems werden für verschiedene Parameter ermittelt und mit analytischen und numerischen Methoden ausgewertet.



TEST4http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/89539572Xsu.txt
Becker, Felix; Seith, Rebecca; Köhring, Sebastian; Voges, Danja; Witte, Hartmut; Zimmermann, Klaus;
Mehrkörperdynamische Modelle und Methoden der Bewegungsanalyse zur Diagnostik und Prävention von Störungen der Bewegungskontrolle. - In: Prävention von arbeitsbedingten Gesundheitsgefahren und Erkrankungen - [Jena : Verlag Bussert & Stadeler, ISBN 978-3-942115-45-2, (2017), S. 377-384

Faenger, Bernd; Michaelis, Anne; Schumann, Nikolaus-Peter; Lutherdt, Stefan; Becker, Felix; Witte, Hartmut; Pezoldt, Kerstin; Scholle, Hans-Christoph;
Generation 50plus auf der Überholspur - Nahfeld-Mobilitätssysteme im Vergleich. - In: Prävention von arbeitsbedingten Gesundheitsgefahren und Erkrankungen - [Jena : Verlag Bussert & Stadeler, ISBN 978-3-942115-45-2, (2017), S. 345-348

Carlstedt, Matthias;
A contribution to the experimental validation in Lorentz force eddy current testing - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2017 - 1 Online-Ressource (xviii, 143 Seiten).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2017

Die zerstörungsfreie Materialprüfung elektrisch leitfähiger Komponenten und Baugruppen ist ein integraler Bestandteil im Produktlebenszyklus heutiger technischer Produkte. Insbesondere im Automobilbau sowie der Luft- und Raumfahrttechnik ist durch den Einsatz moderner Leichtbaumaterialien die Entwicklung immer leistungsfähigere mechanischer Komponenten möglich. Diese hochbeanspruchbaren Bauteile müssen sowohl in der Fertigungsphase als auch in der späteren Betriebsphase auf ihre strukturelle Integrität geprüft werden, um einen sicheren und zuverlässigen Betrieb gewährleisten zu können. Die in dieser Arbeit untersuchte Lorentzkraft-Wirbelstromprüfung ist eines der Prüfverfahren, welche in diesem Zusammenhang erforscht und weiterentwickelt werden. Nach einer kurzen Einführung in den Stand der Technik der zerstörungsfreien Materialprüfung und einer Vorstellung der relevanten Märkte, werden die vorangegangen Arbeiten auf dem Gebiet der bewegungsinduzierten Wirbelstromprüfverfahren beleuchtet. Ein besonderes Augenmerk liegt dabei auf den experimentellen Untersuchungen, welche in vorangegangenen Machbarkeitsstudien erfolgreich durchgeführt wurden. Die Betrachtung der für das Messprinzip relevanten physikalischen Phänomene ermöglicht mittels der durchgeführten Dimensionsanalyse einen vertiefenden Einblick in die Wechselwirkungen der elektromagnetischen und geometrischen Größen. Umfassende numerische Studien begleiten diese Untersuchung und führen zur Formulierung von praktischen Skalierungsregeln. Den umfassendsten Teil der Arbeit bilden die Klassifizierung und die systematische Beschreibung des untersuchten Messverfahrens, sowie die repräsentative Darstellung experimenteller Studien. Hierbei kommt ein mehrkomponentiges Sensorsystem zum Einsatz, welches die zeitgleiche Erfassung der auftretenden Messkräfte sowie deren Beschleunigungswirkung auf den Messaufbau ermöglicht. Das idealisierte Messverfahren wird durch die Betrachtung der beteiligten physikalischen Größen als Zufallsvariablen zu einem realen Messprozess erweitert. Dabei zeigt sich, dass die statistischen Eigenschaften des Messprozesses nicht zeitunabhängig sind und somit ein Messsignal einer einzelnen Messung kein vollständiges Messergebnis, im Sinne einer experimentellen Standardabweichung, liefern kann. Aus dieser Einsicht heraus werden Ansätze für die Bildung von künstlichen Signalscharen beschrieben und in unterschiedlichen experimentellen Studien erprobt. Diese Signalensembles, welche aus Einzelsignalen bestehen, ermöglichen dabei erstmals eine statistische Auswertung der Messergebnisse. Einen Neuheitswert stellt ebenfalls die in der Arbeit vorgestellte Erweiterung des Messmodells zu einem nicht rückwirkungsfreien Messverfahren dar, welches die mechanische Wechselwirkung der Lorentzkraft und des mechanischen Messaufbaus beschreibt. Hierfür werden für zwei praktisch relevante Beispiele geeignete Verfahren zur Systemidentifikation vorgestellt, welche sowohl in der Signalvorverarbeitung als auch der modellspezifischen Parameterschätzung eine einfache Modellbildung des mechanischen Systems ermöglichen. Aus den so gewonnenen mechanischen Modellen wird anschließend beispielhaft der Entwurf digitaler Filter zur Kompensation des frequenzabhängigen Übertragungsverhaltens dargestellt.



http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017000307
Becker, Felix; Zimmermann, Klaus; Lysenko, Victor; Minchenya, Vladimir;
New methods for designing the moving robots using biological prototypes - Minsk - 1 Online-Ressource (1 Seite). Online-Ausgabe: Novye napravlenija razvitija priborostroenija : materialy 10-j meždunarodnoj naučno-techničeskoj konferencii molodych i studentov, Minsk, 26-28 aprelja 2017 g. / Belorusskij Nacional'nyj Techniceskij Universitet. Redkol.: O.K. Gusev. - Minsk, 2017. - T. 1, S. 226

http://rep.bntu.by/handle/data/30963
Helbig, Thomas; Zárate, José; Voges, Danja; Behn, Carsten; Witte, Hartmut;
Mechanical bearings with tunable compliance - the follicle-sinus-complex as paragon. - In: Bionik: Patente aus der Natur - Bremen : Bionik-Innovations-Centrum (B-I-C), ISBN 978-3-00-055030-0, (2017), S. 261-267

Stubbig, Leon;
Modellbasierte Entwicklung eines mobilen Scouts für extreme Gelände in der planetaren Exploration - Ilmenau - 117 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Seit knapp 50 Jahren werden radgetriebene Fahrzeuge, genannt Rover, zur planetaren Exploration des Sonnensystems eingesetzt. Diese Rover sind gemessen an ihren Missionszielen erfolgreich, müssen aber auf Grund des Risikos auf rauem und sandigem Terrain stecken zu bleiben sehr langsam und vorsichtig betrieben werden. In dieser Arbeit wird ein alternatives Fortbewegungskonzept untersucht, welches sich bei erdgebundenen Robotern als erfolgreich erwiesen hat: das mantellose Rad, auch bekannt als Whegs (Kofferwort aus wheel und leg). Dieser Ansatz zur robotischen Lokomotion repräsentiert einen Kompromiss zwischen Rädern und Beinen, indem diskrete Schritte gemacht werden, das Rad aber immer noch volle Umdrehungen durchführt. Ersteres verhindert den Bedarf einer kontinuierlichen Fahrbahn und Letzteres vereinfacht den Mechanismus und seine Steuerung deutlich. Diese Eigenschaften wie auch seine inhärente Redundanz (mehrere Speichen pro Rad, mehrere Räder pro Roboter), machen das mantellose Rad besonders geeignet für einen Einsatz in der planetaren Exploration. Zuerst werden analytische Zusammenhänge zur Kinematik des mantellosen Rades hergeleitet und verschiedene mechanische Modelle nachgiebiger Speichen untersucht. Die resultierenden Schlussfolgerungen zum Überwinden von Stufen, dem Rennen auf einer Ebene und dem Verhalten auf rauem Terrain werden anhand von numerischen Mehrkörpersimulationen weiter untersucht und verifiziert. Geeignete Parameter für einen zukünftigen Erkundungsroboter werden mit Hilfe einer Parameter-Variation hergeleitet. Ein einzelnes mantelloses Rad wird konstruiert und getestet, um die vorangegangenen modellbasierten Betrachtungen zu überprüfen. Diese Experimente werden auf einem Prüfstand am DLR-Institut für Systemdynamik und Regelungstechnik durchgeführt und bestätigen die getroffenen Annahmen. Das entwickelte Fortbewegungssystem hat das Potential, einem Erkundungsroboter die Lokomotion auf rauem Terrain zu ermöglichen und die Effizienz der Fortbewegung auf flachen und harten Oberflächen zu verbessern.



TEST4http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/893528889stubb.txt
Möller, Alexander;
Erweiterung eines strukturmechanischen FE-Berechnungsalgorithmus im Programmsystem MATLAB® - Ilmenau - 304 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

In der vorliegenden Masterarbeit werden Lösungsalgorithmen zur geometrisch linearen Finite-Elemente-Berechnung von Stab-, Balken und Scheibenelementen vorgestellt. Ausgehend von den notwendigen Grundlagen für die Analyse der genannten Elementtypen erfolgt durch die Erarbeitung verschiedener Lösungsmethoden die Bestimmung von Knotenverschiebungen, inneren Elementkräften, Eigenfrequenzen und kritischen Knicklasten. Zu diesem Zweck wird ein bestehender Algorithmus um die genannten Elementtypen erweitert und für die Entwicklung von Lösungsansätzen von einfachen und komplexen Problemstellungen benutzt. Die Umsetzung der Berechnungen erfolgt dabei durch das numerische Berechnungsprogramm MATLAB, die Ergebnisse werden durch die kommerzielle FE-Software ANSYS Mechanical APDL verifiziert. Als Ergebnis dieser Arbeit liegt neben den erzeugten Programmcodes eine ausführliche Dokumentation zu den Lösungsansätzen der gewählten Problemstellungen vor.



TEST4http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/892903112moell.txt
Bauer, Tobias Linus;
Entwicklung eines Sensorsystems zur Magnetfeldmessung - Ilmenau - 62 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung eines Magnetfeldmesssystems für einen Teststand, an welchem Schwingversuche mit magento-sensitiven Elastomeren durchgeführt werden. Die herrausstechende Eigenschaft dieser recht neuen Stoffklasse ist, dass ihre mechanischen Eigenschaften über ein außen anliegendes Magnetfeld beeinflusst werden können. Im Zuge dieses Entwicklungsprozesses wurde der aktuelle Stand der Technik zu magneto-sensitiven Elastomeren und Messprinzipien zur Magnetfeldmessung ermittelt. Das Prinzip des Hall-Sensors wurde für die nachfolgende Konstruktion ausgewählt. Es wurde ein konstruktiver Entwicklungsprozess nach Ilmenauer Schule durchgeführt. Anhand der Informationen über die geplanten Messungen wurde eine Anfoderungsliste erstellt und die Aufgabenstellung abstrahiert. Von dieser Abstrahierung ausgehend wurde im Anschluss methodisch hin zur Erstellung von drei Varianten konkretisiert. Zudem war ein Vergleich mit einer Kauflösung angedacht. Auf Basis der anschließenden Marktrecherche wurden Komponenten für die drei erstellen Varianten sowie die Kauflösung ausgewählt und anhand der konkreten Bauteildaten die Erfüllung der wichtigsten Anforderungen nachgewiesen. Mit Hilfe von aus der Anforderungsliste abgeleiteten und nach Relevanz gewichteten Kriterien erfolgte nun eine Bewertung und ein Vergleich der Varianten. Für die technisch wertigste Variante wurden Anmerkungen zur technischen Umsetzung gegeben. Abschließend wurde über die Anwendbarkeit von klassischer Konstruktionsmethodik auf Elektronikentwürfe ein Fazit gezogen, die Arbeit zusammenfassend dargestellt und ein Ausblick auf weiterführende Forschung gegeben.



Siedler, Konrad; Behn, Carsten;
Adaptively controlled dynamical behavior of sensory systems based on mechanoreceptors. - In: International journal of structural stability and dynamics : IJSSD. - Singapore [u.a.] : World Scientific, ISSN 02194554, Bd. 17 (2017), 5, S. 1740002, insges. 14 S.

https://doi.org/10.1142/S0219455417400028