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Erstellt: Mon, 24 Jun 2019 23:03:39 +0200 in 0.6396 sec


Schmitz, Maximilian;
Modellierung von Torsionsschwingungssystemen mit Übersetzungsgetrieben als Mehrkörpersystem und Simulation des dynamischen Verhaltens bei Wechsellast - Ilmenau - 74 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Stirnradgetriebe werden im Betrieb durch dynamische Zusatzkräfte belastet. Diese werden durch innere und äußere Erregerquellen hervorgerufen und überlagern das Antriebsdrehmoment. Besonders die variable Kontaktsteifigkeit der Zahnradzähne im Eingriff hat dabei einen großen Anteil. Dies führt zu Getriebeschwingungen, die Schallemissionen und Ausfälle der Systeme zur Folge haben. Die Bestimmung der relevanten Systemparameter stellt bei der Auslegung eine Herausforderung dar. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde mittels des Finiten-Elemente-Methode-Programms ANSYS ein Modell eines Zahnradgetriebes mit Evolventenverzahnung zur Untersuchung der Steifigkeitsverläufe des Zahnradzahns aufgebaut und simuliert. Die daraus gewonnenen Werte wurden in verschiedene Mehrkörpersimulationsmodelle, die mit alaska/Gear erstellt wurden, eingebracht. Als Modelle wurden Getriebestufen unterschiedlicher Elastizität sowie ein doppeltes Planetenradgetriebe als Torsionsschwinger erstellt. Diese wurden durch ein äußeres zeitveränderliches Moment angeregt.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/1047418495schmi.txt
Förster, Mario;
Einfluss eines äußeren Magnetfeldes auf die erzwungenen Biegeschwingungen von magneto-sensitiven Elastomeren verschiedener geometrischer Form - Ilmenau - 75 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018

Magneto-sensitive Elastomere (MSE) sind "intelligente Werkstoffe", deren mechanische Eigenschaften durch Anlegen eines äußeren Magnetfeldes verändert werden. In dieser Arbeit wird der Einfluss eines Magnetfeldes, welches mithilfe von zwei Dauermagneten hergestellt wird, auf erzwungene Biegeschwingungen von MSE experimentell untersucht. Hierbei wird besonders auf die Änderung der ersten Eigenfrequenz sowie auf die Verstärkung der Erregeramplitude geachtet. Außerdem wird eine Eigenschaft, nämlich die Nichtlinearität, welche bei Schwingungen von MSE auftritt, genauer untersucht. Hierfür werden Messungen mit unterschiedlichen Schwingungskörpern, welche mithilfe der Finite-Element-Methode ausgewählt wurden, und verschiedenen Magnetfeldstärken durchgeführt. Diese Messungen werden nachbereitet und in Form von Vergrößerungsdiagrammen visualisiert. Als letztes werden diese Vergrößerungsdiagramme miteinander verglichen. Für die Untersuchung der Nichtlinearität wird zusätzlich die Erregeramplitude variiert. Folgende Erkenntnisse konnten festgestellt werden: -Mithilfe eines Magnetfeldes können die mechanischen Eigenschaften von MSE verändert werden. -Schwingungskörper aus MSE weisen eine Nichtlinearität auf. -Die Erregungsamplitude hat einen Einfluss auf die Vergrößerungsfunktion von MSE. Dank diesen Eigenschaften eignen sich MSE für sensorische und aktorische Anwendungen.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/1040480284foers.txt
Mock, Sebastian;
Versuch und Berechnung von Steifigkeitsänderungen punktgeschweißter Bauteile und Strukturen im Betrieb - Ilmenau - 87 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

In der Fahrzeugentwicklung spielt Leichtbau eine immer größere Rolle. Punktförmigen Verbindungselementen kommt dabei aufgrund ihrer hohen Anzahl in Fahrzeugkarosserien eine besondere Bedeutung zu. In der virtuellen Lebensdaueranalyse bleibt das Steifigkeitsverhalten von Punktschweißverbindungen bislang jedoch unberücksichtigt. Es liegt eine prototypische Methode zur Simulation der Steifigkeitsdegradation vor, die jedoch unvollständig und lediglich an Einelementproben und einfachen bauteilähnlichen Proben verifiziert ist. Um die Funktionalität der betrachteten Methode zu komplettieren, ist die Berücksichtigung verschiedener Beanspruchungszustände erforderlich. Es werden Versuche und Simulationen ausgewertet, um den Einfluss des Beanspruchungszustandes auf das Steifigkeitsverhalten von Schweißpunkten zu ermitteln. Anschließend werden durch eine Parameterstudie Varianten zur Umsetzung der gewonnenen Zusammenhänge ermittelt und beurteilt, um schließlich die erweiterte Funktionalität zu implementieren. Um die Leistungsfähigkeit der Methode zu überprüfen, erfolgt die Durchführung eines Lebensdauerversuchs an einem Karosserie-Ausschnitt und ein Abgleich der Ergebnisse. Hierzu wird zunächst eine Fahrzeugkarosserie untersucht, um Ausschnitte zu finden, die als Probengeometrie geeignet sind. Verschiedene potentielle Bereiche werden anhand von Simulationen bewertet. Ausgehend von den Ergebnissen erfolgt die Auswahl eines Karosserie-Ausschnitts, die Festlegung der Prüfbedingungen und Auswertemethoden sowie die Durchführung des Versuchs. Als Resultat liegt eine um die Berücksichtigung der relevanten Beanspruchungszustände erweiterte Methode zur Beschreibung des Steifigkeitsverhaltens von Punktschweißverbindungen vor. Ein Abgleich von im Lebensdauerversuch gemessenen und mit der Methode berechneten Resultaten zeigt die Funktionsfähigkeit der Methode. Hierbei werden lokale Dehnungsverläufe, Probensteifigkeiten sowie Rissentstehung und -fortschritt verglichen. Die Methode kann damit zukünftig auch für Simulationen von Gesamtfahrzeugen eingesetzt werden.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/1028826532mock.txt
Bauer, Toni;
Finite-Elemente-Modelle für die Objektabtastung und -konturerkennung durch taktile Sensoren - Ilmenau - 68 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Etliche Säugetiere, wie zum Beispiel Katzen, und vor allem Nagetiere, wie Mäuse und Ratten, besitzen Tasthaare, sogenannte Vibrissen, mit denen sie die Umgebung wahrnehmen und erkunden können: Objektdistanzmessung, Objektkonturerkennung, Oberflächenrauhigkeitserfassung. Anhand dieses biologischen Vorbilds orientieren sich aktuelle Forschungen in der Bionik auf die Analyse dieser Vibrissen, um sie für technische Anwendungen in Form von taktilen Sensoren nutzbar zu machen. Diese werden oft für analytische Vorbetrachtungen durch einen einseitig eingespannten Biegebalken mit runden Querschnitt modelliert, mit welchem ein Objekt abgetastet wird oder Hindernisse detektiert werden. Dabei finden große Verformungen des Balkens statt, welche mit der Euler-Bernoulli-Theorie beschrieben werden. Im Rahmen dieser Arbeit werden die Observablen (Lagerreaktionen) am Fußpunkt der Vibrissen analysiert, um Rückschlüsse auf Ereignisse aus der Umgebung tätigen zu können (in dieser Arbeit: Konturerkennung und -rekonstruktion). Dazu wird mit der Finiten-Elemente-Methode ein Programm erstellt, mit dessen Hilfe in Ansys ein derartiges Vibrissenmodell berechnet wird, um die Ergebnisse mit analytischen Vorberechnungen zu vergleichen. Dies dient der Verifikation des Modells, um es anschließend auf komplexere Systeme zu erweitern, welche analytisch nur noch schwerst zu untersuchen sind. Bisher nicht oder in geringem Umfang untersuchte Eigenschaften, wie das Elastizitätsmodul oder die komplexe elastische Lagerung der Vibrissen, lassen sich mithilfe des Programms simulieren. Im Gegensatz zu bisherigen Untersuchungen werden für die Modellbildung programmtechnisch bedingt Timoshenko-Balken verwendet. Bei diesem Balkenmodell werden Schubverformungen berücksichtigt. Da diese bei Balken, deren Länge wesentlich größer als ihr Querschnitt ist (wie bei Vibrissen), vernachlässigbar sind, hat dies nur minimale Auswirkungen auf die Vergleichbarkeit: elastische Lagerung, Konizität und Vorkrümmung sowie Objektform und -abstand. Abschließend wird der Einfluss der Parameter auf die Observablen und somit deren Nutzen für technische Umsetzungen ermittelt.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/1028043716bauer.txt
Jin, Ye;
Theoretische und experimentelle Untersuchungen zur Nutzung des Effektes der magnetfeldinduzierten Plastizität bei MSE für eine Anwendung in der Greifertechnik - Ilmenau - 88 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Die mechanischen Eigenschaften der magneto-sensitive Elastomere (MSE) werden unter dem Einfluss von Magnetfeld verändert. Wegen der magnetfeldinduzierten Plastizität ist MSE besonders geeignet für die Anwendungen in der Greifertechnik. Die MSE können sich ohne Schädigung an das Greifobjekt anpassen und unter Wirkung des magnetischen Feldes die Objektform speichern. In dieser Arbeit werden die mechanischen Eigenschaften bei MSE wie die Steifigkeit und die magnetfeldinduzierte Plastizität in Ab- und Anwesenheit des Magnetfeldes experimentell untersucht. Besonders wird der Einfluss der Magnetfeldrichtung auf das Materialverhalten bei MSE erforscht. Die Experimentergebnisse werden mit Hilfe von Finite-Element-Method nachgebildet. Zum Schluss wird ein halbkugelförmiger Endeffektor des Greifsystems entwickelt. Der Endeffektor wird aus MSE-Schicht hergestellt, der mit verschiedenen Materialien wie Luft und Öl gefüllt wird. Der Endeffektor kann sich an die Greifobjekte mit verschiedenen Formen adaptieren.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/1027867596jin.txt
Krumpa, Maximilian;
Entwicklung und Untersuchung von Lokomotionssystemen mit rollender Fortbewegung auf Basis von Tensegrity-Strukturen - Ilmenau - 93 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Die Untersuchung von mobilen Robotern auf Basis von mechanisch nachgiebigen Tensegrity-Strukturen ist ein aktuelles Forschungsthema im Fachgebiet Technische Mechanik der TU Ilmenau. In diesem Zusammenhang wurde in Vorarbeiten ein mobiler Roboter auf Basis einer Tensegrity-Struktur mit zwei gekrümmten Drucksegmenten entwickelt, der in der Ebene durch Ausführung von rollenden und kippenden Bewegungssequenzen sich fortbewegen kann. Im Rahmen der Masterarbeit wurden theoretische und experimentelle Grundlagenuntersuchungen an einer modifizierten Variante dieses Roboters durchgeführt. Dabei stand im Vordergrund, ob durch Anwendung einer Tensegrity-Struktur mit drei gekrümmten Drucksegmenten eine Fortbewegung in der Ebene mittels nur rollender Bewegungssequenzen möglich ist.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/1027489206krump.txt
Stroetmann, Nicco;
Evaluation und Anpassung von Auswertungsmethoden innerhalb der FEM-Prozesskette für ermüdungsbeanspruchte Tragwerke im statischen Lastfall - Ilmenau - 65 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018

Die Auslegung und Berechnung von Bauteilen und Baugruppen mittels Finite-Elemente-Software birgt, je nach Größe und Komplexität der zu berechnenden Struktur, einen sehr hohen Zeitaufwand. Neben der Berechnung und der Modellerstellung hat daran auch die Auswertung der Ergebnisse einen beträchtlichen Anteil. Insbesondere die Bewertung der Ermüdungsfestigkeit benötigt dazu mehrere Schritte. Um eine effiziente Prozesskette zu realisieren und deren Wirtschaftlichkeit zu gewährleisten, ist in Bezug auf die Ergebnisqualität eine verlässliche wie auch zeiteffiziente Auswertemethode notwendig. In dieser Bachelorarbeit werden auf Basis der Analyseergebnisse eines Prozesses des Berechnungsdienstleisters EDAG Engineering GmbH mögliche Ansätze zur Prozess-optimierung ermittelt und diese bezüglich ihrer Umsetzung weiter ausgeführt. Im ersten Teil erfolgt mit der Auswertung durch zusätzliche kommerzielle Software neben speziellen Standardisierungsmaßnahmen und der Skriptprogrammierung eine Darstellung der Möglichkeiten zur Automatisierung des Prozesses. Als gewählter Ansatz zur Beschleunigung der Auswertung wird daraufhin im zweiten Teil die Skriptprogrammierung erarbeitet und in den Prozess implementiert. Anhand eines Tragwerkmodells, das die Anforderungen in Bezug auf die vorhandenen Verbindungselemente und die geometrische Struktur abbildet, erfolgt eine Validierung der erarbeiteten Lösung. Das in der Programmiersprache tcl/tk geschriebene Skript zur automatisierten Schrauben-auswertung mit dem Postprocessopr HyperView ® (Altair Engineering) erspart dem Berechnungsingenieur die manuelle Ermittlung der zur Berechnung der Schraubverbindung notwendigen Ergebnisgrößen. Darüber hinaus können nach den Empfehlungen der Richtlinie VDI 2230 die Sicherheitsfaktoren gegen Fließen, Flächenpressung und Dauerbruch aller Schrauben innerhalb von kurzer Zeit ermittelt werden.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/102668109Xstroe.txt
Platl, Vivien;
Belastungsanalyse eines Antriebs- und Getriebesystems für das Weltraumlabor Ekoplasma - Ilmenau - 71 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018

Die Konzeptionierung von neuen Experimenten für die Verwendung auf der Internationalen Raumstation erfordert spezielle Belastungsanalysen der verwendeten Komponenten. Neben der Auslegung in Bezug auf die Verwendung in Schwerelosigkeit und den besonderen Anforderungen des Experimentes selbst, sind diese äußert wichtig um die Experimente auf ihre Beständigkeit während des Transportes zur ISS zu überprüfen. Die Arbeitsgruppe Komplexe Plasmen des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt entwickelt zum Zeitpunkt dieser Arbeit das Ekoplasma Labor, welches der Nachfolger von PK-4 wird. Das Kernstück des Labors ist die Zyflexkammer, in welcher es möglich ist, komplexes Plasma zu erzeugen und in Schwerelosigkeit zu untersuchen. Die vorliegende Bachelorarbeit beschäftigt sich mit der Analyse des in der Zyflexkammer verbauten Antriebs- und Getriebesystems, im weiteren Verlauf als Motionsystem bezeichnet, hinsichtlich dessen Realisierbarkeit, Funktionalität und Belastbarkeit. Es werden Versuche definiert, die die dynamischen Belastungen während des Raketenstarts und Orbitalflugs zu simulieren und es ermöglichen zu überprüfen, ob das Motionsystem auch nach den Belastungen noch funktionstüchtig ist.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/1024717348platl.txt
Breitenstein, Sarah;
FEM-Untersuchung und -Analyse der Steifigkeitsanforderungen an Lenkräder im Insassenschutz - Ilmenau - 72 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Die Sicherheit in unserer Gesellschaft erhält einen immer größeren Stellenwert. Dies gilt gleichermaßen für die Fahrzeugsicherheit. Systeme, die die Folgen von Unfällen vermindern oder diese gar verhindern werden zunehmend verbessert und neu entwickelt. Im Rahmen der verletzungsreduzierenden Sicherheitseinrichtungen soll die Insassensicherheit des Fahrers eines PKW im Fokus dieser Arbeit stehen. Bedingt durch die Funktion befindet sich das Lenkrad grundsätzlich in unmittelbarer Nähe zum Insassen. Somit kommt diesem Bauteil eine wichtige Bedeutung bei der Betrachtung des Verletzungsrisikos zu. Daher werden in dieser Arbeit Untersuchungen auf Basis der Finiten Elemente durchgeführt, die die Analyse von Wechselwirkungen zwischen dem Lenkrad und dem Insassen während eines Unfallgeschehens ermöglichen. Außerdem werden die maßgeblichen Eigenschaften des Lenkrads identifiziert, die dessen mechanische Steifigkeit beeinflussen und sich auf die physikalische Belastung des Fahrers auswirken. Dafür werden vor allem Szenarien mit "Worst-Case"-Charakter betrachtet, um somit auch Unfallkonstellationen zu berücksichtigen, die sich besonders ungünstig auf den Gesundheitszustand des Insassen auswirken. Abschließend werden Anforderungen an die Lenkradsteifigkeit definiert, mit denen das Verletzungsrisiko gesenkt und eine Verbesserung der Insassensicherheit erzielt wird.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/1011619180breit.txt
Müller, Thomas;
Modellierung der dynamischen Eigenschaften von Statoren und Rotoren in elektrischen Motoren - Ilmenau - 155 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Statoren von EMaschinen für den KFZEinsatz sind in Form von imprägnierten Blechpaketen (Verbundwerkstoffe) aufgebaut. Die numerische Beschreibung solcher Komponenten zieht unterschiedliche Herausforderungen, die für eine fortlaufende Entwicklung und ein Verständnis des Systemverhaltens gelöst werden müssen, nach sich. Schwerpunkt der Arbeit ist die Untersuchung der dynamischen Eigenschaften, respektive Steifigkeits- und Dämpfungseigenschaften, von imprägnierten und nicht-imprägnierten Blechpaketen. Dazu werden unterschiedliche Materialmodelle und Homogenisierungsmethoden angewandt. Es werden ein nicht-imprägniertes Blechpaket eines Versuchsaufbaus, ein nicht- und ein imprägniertes Statorblechpaket experimentell und numerisch untersucht. Es hat sich gezeigt, dass Blechpakete, unabhängig von der Imprägnierung, nicht mit isotropen Materialmodellen beschrieben werden können. Ein transversal isotropes Material auf Basis von Druckversuchen zeigt im Gegensatz dazu deutlich bessere Ergebnisse. Die Definition von modalen Dämpfungen zeigen in diesem Kontext ebenfalls bessere Ergebnisse als konstante Dämpfungseigenschaften. Die Untersuchung einer weiteren Homogenisierungsmethode (RVE), mit der Materialeigenschaften von sich periodisch wiederholenden Verbundwerkstoffen bestimmt werden können, wird aufgrund sehr guter Ergebnisse als zielführend bewertet. Der abschließende Teil der Arbeit fasst die wichtigsten Erkenntnisse zusammen und es werden Vorschläge für weiterführende Untersuchungen getroffen.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/1007167939muell.txt
Frisch, Andreas;
Analytische und numerische Untersuchung von erzwungenen und (selbst-) erregten Schwingungsvorgängen - Ilmenau - 100 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Die Bachelor-Arbeit behandelt das Thema Schwingungen. Es soll zunächst die freie ungedämpfte sowie die freie gedämpfte Schwingung betrachtet werden. Dabei wird die Auslenkung des Systems über die Zeit t untersucht. Diese Betrachtung gibt Rückschlüsse über maximale Auslenkungen sowie das Verhalten des Schwingers über sehr lange Zeitintervalle ($t\rightarrow\infty$). Zudem werden die Phasenportait betrachtet. Diese liefern Rückschlüsse darüber ob das System Energie aufnimmt oder diese abgibt. Danach wird die erzwungene Schwingung anhand der periodischen harmonischen Anregung betrachtet. Hierbei wird die Kreisfrequenz $\Omega$ der Erregung mit der der freien ungedämpften Schwingung $\omega_0$ verglichen. Zudem wird untersucht, welchen Einfluss das Verhältnis der beiden auf das System hat. Da eine rein harmonische Anregung in der Praxis der Technologie nicht genügt, wird die Auswirkungen eines Stoßes auf ein System betrachtet. Hierbei wird der Zeitverlauf untersucht, um erneut festzustellen, welche maximalen Auslenkungen das System durchläuft sowie wie sich dieses über sehr lange Zeitintervalle ($t\rightarrow\infty$) verhält. In der Fahrwerksauslegung spielt dies eine wichtig Rolle. Diese Untersuchungen ermöglichen es hier den Fahrkomfort auch bei Unebenheiten wie Bodenwellen zu gewährleisten. Infolgedessen wird betrachtet die periodische stoßhafte Anregung. Hierbei werden die Amplitudenspektren verschiedener Anregungen verglichen. Diese geben Rückschlüsse, welche Anteile der Anregungen maßgeblichen Einfluss auf das System haben. In der Praxis der KFZ-Technik dient diese Analyse erneut der Optimierung des Fahrkomfort. Um weitere Rückschlüsse über technische Systeme zu erhalten, werden die Ergebnisse auf den Freiheitsgrad 2 übertragen. Hierbei wird untersucht, welchen Einfluss zwei gekoppelte Massen aufeinander haben, wenn eine der beiden angeregt wird. Da in der Praxis das technische System des Fahrzeuges aus vielen oszillierenden sowie rotierenden Teilen bestehen, ist die Betrachtung der Kopplung zweier Bauteile notwendig, um weitere Rückschlüsse auf den Fahrkomfort zu erhalten. Die beiden letzten Themenbereiche entsprechen nicht-linearen Schwingungen. Im Folgenden wird die Reibschwingung einer PKW-Scheibenbremse betrachtet. Hierbei werden der Zeitverlauf und das Phasenportrait angenähert. Dies gibt erneut Rückschlüsse über: maximale Auslenkungen, den Zeitverlauf $t\rightarrow\infty$, sowie über Energieauf- wie auch Energieabgabe. Die Ergebnisse hieraus liefern Randbedingungen für die Konstruktion der Bremsanlage, um eine Havarie im Betrieb zu vermeiden. Abschließend wird die selbsterregte Schwingung anhand der Radialkraftschwankung eines PKW-Reifens beschrieben. Hierbei sollen Stabilität, Phasenportrait sowie der Zeitverlauf betrachtet werden. Diese Betrachtungen dienen erneut der Auslegung, um Havarie sowie Resonanzerscheinungen im Betrieb zu vermeiden, welche in der Praxis schwere Unfälle zur Folge hätten.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/1005257086frisc.txt
Kleinschroth, Max;
Inversaufgaben und Rückwärtstransformationen in der Kinematik und Kinetik für mechanische Bewegungssysteme - Ilmenau - 70 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

In der vorliegenden Arbeit wird exemplarisch an verschiedenen mechanischen Bewegungssystemen die sogenannte Inversaufgabe der Kinematik und Kinetik gelöst. Betrachtet werden drei Pendelroboter mit Freiheitsgrad n=1 bzw. n=2, wobei die beiden komplexeren Systeme untereinander verglichen werden, ein Feder-Masse-Dämpfer-System mit n=3 und ein System zur aktiven Federung eines Starrkörpermodells mit n=4. Hierbei werden für die jeweiligen Systeme Bewegungen vorgegeben, die Rückwärtstransformation ermöglicht im Anschluss die Bestimmung der nötigen Antriebsgrößen, um die gewünschte Bewegung zu erzeugen. Mit den wieder in die Bewegungsgleichung eingesetzten Antriebsgrößen können die Systeme numerisch simuliert werden. Die Ergebnisse der Simulation werden anschließend mit den Soll-Werten verglichen und auftretende Abweichungen diskutiert. Die numerischen Simulationen wird mit den Programmen Matlab und Maple durchgeführt und die Ergebnisse der beiden Programme miteinander verglichen, um numerische Einflüsse abschätzen zu können. Es zeigte sich, dass ein System mit einem Dreh- und einem Schubgelenk die vorgegebenen Bewegungen besser einhalten konnte als eines mit zwei Drehgelenken. Einer der Pendelroboter hat strukturell die Form eines Doppelpendels, womit sich die Problematik ergibt, dass für fast jeden Bahnpunkt zwei mögliche Gelenkstellungen existieren. Dies führt bei diesem Modell in dieser Arbeit jedoch zu keinen Problemen. Bei drei Systemen werden die Eigenkreisfrequenzen analytisch bzw. numerisch berechnet und auftretende Schwingungen diskutiert. Bei der letzten Aufgabe gibt es bei der Inversen Kinetik die Problematik, dass von den vier vorliegenden Freiheiten nur für zwei direkt eine Soll-Vorgabe formuliert werden kann. Es muss ein Weg gefunden werden, für die anderen eine geeignete Abhängigkeit von den Erregungen zu finden.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/1000639959klein.txt
Previtero, Coralie Lysiane;
Untersuchung von Lokomotionssystemen mit peristaltischem Fortbewegungsprinzip auf Basis von Tensegrity-Strukturen - Ilmenau - 62 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Diese Masterarbeit befasst sich mit der Erprobung und Untersuchung eines mobilen Roboters auf Basis einer nachgiebigen Tensegrity-Struktur. Der Roboter mit wurmartiger Fortbewegung besteht aus drei kaskadiert zusammengesetzten Grundsegmenten. Diese können jeweils durch einen integrierten Aktor ihre Form ändern. Durch die koordinierte Aktuierung der Segmente kann eine Fortbewegung des Roboters innerhalb eines Tunnels realisiert werden. Den Schwerpunkt der Arbeit bilden experimentelle Untersuchungen zum Verformungs- und Bewegungsverhalten des Roboters. Dabei werden verschiedene Steuerungskonzepte erprobt und dessen Leistungsfähigkeit in verschiedenen Umgebungsbedingungen, wie Tunnelsteigungen und Reibpaarungen, auf Basis von Video Tracking ermittelt. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen werden zur Verifikation eines mathematischen Modells des Wurmroboters herangezogen. Abschließend werden konstruktive Verbesserungsvorschläge diskutiert, um den Roboter zuverlässiger, funktionaler und leitungsfähiger zu gestalten.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/898939623previ.txt
Rudolph, Sascha;
Modellreduktion zur Berechnung dynamischer Fundamentlasten von drehzahlvariablen Turbomaschinen - Ilmenau - 112 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

In der vorliegenden Arbeit steht die Verwendung eines modal transformierten Finite-Element-Modells zur Erzeugung eines flexiblen Körpers in Mehrkörpersimulationsmodellen im Vordergrund. Dabei ist das Ziel eine Methodik zur Modellreduktion anhand des Modells eines drehzahlvariablen Turbogetriebes zu entwickeln, dessen Freiheitsgrade soweit wie möglich zur vereinfachten Berechnung der dynamischen Fundamentlasten reduziert werden sollen. Aus diesem Grund wird zu Beginn der Arbeit ein Überblick über die gängigen Methoden zur Reduktion von Finite-Element-Modellen gegeben. Dann wird eine vereinfachte Berechnungsmethodik zur Ermittlung dynamischer Fundamentlasten aus statischen Ersatzlasten vorgestellt, auf deren Basis dann die Frage beantwortet wird, inwiefern die einfache Methode durch Aufbau eines Finite-Element-Modells verbessert werden kann. Die Reduktion der Finite-Element-Struktur mit der Methode nach Craig-Bampton zum Erhalt der Eigenschaften unter dynamischer Belastung im Frequenzbereich der Antriebsdrehzahl wurde mit Eigenmoden der an den externen Knoten fixierten Struktur durchgeführt. Anschließend wird der Vergleich der Eigenmoden der Struktur mit denen des ungebundenen, flexiblen Körpers durchgeführt. Dann wird die modale Synthese des flexiblen Körpers im Mehrkörpersystem erläutert und anschließend der Aufbau eines Mehrkörpermodells in zwei Schritten vorgestellt, welches als Ausgangspunkt für eine weitere Modellordnungsreduktion dienen kann. Dabei wurde das Übertragungsverhalten der dynamischen Kräfte über die Lagerstellen der Antriebswelle am Gehäuse zum Fundament als Maß für den Vergleich der Mehrkörpermodelle mit dem ursprünglichen Finite-Element-Modell verwendet. Abschließend werden eine Zusammenfassung der durchgeführten Arbeiten und ein Ausblick gegeben.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/898802237rudol.txt
Beck, Rainer;
Entwurf und dynamische Analyse eines Führungsgetriebes zur Erzeugung planarer parametrisierter Bahnbewegungen - Ilmenau - 59 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Der Entwurf und die Analyse eines Führungsgetriebes zur Erzeugung planarer parametrisierter Bahnbewegungen, am Beispiel eines Laborshakers, wird dargestellt. Die dazu verwendeten Simulationen wurden mit alaska durchgeführt. Es lässt sich feststellen, dass die Ergebnisse der Simulation sich mit Vermutungen decken. Zum einen gibt es Mechaniken die zur Selbstzerstörung in Folge von Aufschwingen neigen, zum anderen ist ein Zwanglauf sinnvoll für das betrachtete System. Ein Linearshaker mit einer Übersetzung von 1:20 wurde auf Grundlage der Simulationsergebnisse als am Besten geeignet bewertet.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/898451752beck.txt
Tan, Xiao;
Untersuchung der mechanischen Eigenschaften von magneto-sensitiven Elastomeren für sensorische Anwendungen - Ilmenau - 95 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

In den letzten Jahren haben magneto-sensitive Elastomeren eine große Aufmerksamkeit erregt. Magneto-sensitive Elastomere sind Kompositwerkstoffe, die aus hart- oder weichmagnetischen Partikeln und einer Elastomermatrix bestehen. Ihr Verhalten und ihre Eigenschaften ändern sich unter dem Einfluss von Magnetfeldern. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der theoretischen und experimentellen Untersuchungen der Eigenschaften von Balken bestehend aus einem magneto-sensitiven Elastomer in Abhängigkeit von verschiedenen Stärke des homogenen Magnetfeldes. Für das Experiment werden Proben mit verschiedenen Geometrie und Partikel-Konzentrationen entworfen und hergestellt. Die Eigenschaften der Balken einschließlich der ersten Eigenfrequenz und des Elastizitätsmoduls werden aus den experimentellen Daten berechnet. Das theoretische Modell für die Berechnung der ersten Eigenfrequenz des Balkens ist validiert. Die Beziehung zwischen Eigenfrequenz und Magnetfeld wurde theoretisch und experimentell untersucht und verglichen. Es wurde gezeigt, dass das theoretische Modell verwendet werden kann, um die Amplituden-Frequenz-Charakteristiken des magneto-sensitiven Elastomer-Balken zuverlässig vorhersagen zu können.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/896009440tan.txt
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.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/89539572Xsu.txt
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.



http://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.



http://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.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/892790253bauer.txt
Merker, Lucas;
Objektabtastung und -konturerkennung durch rotatorisch gelagerte, taktile Sensoren mittels nichtlinearer Balkentheorie - Ilmenau - 106 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Aktuelle Forschungsthemen in der Bionik beschäftigen sich mit der Analyse und Synthese der Umgebungswahrnehmung von Säugetieren mithilfe ihrer Vibrissen (spezielle Tasthaare). Durch Verwendung dieses komplexen Sinnesorgans sind beispielsweise Ratten und Mäuse in der Lage mithilfe weniger Berührungen Objektabstände, -konturen oder -oberflächenbeschaffenheiten zu detektieren. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit liegt der Fokus auf der Entwicklung und Untersuchung eines biologisch inspirierten mechanischen Modells zur Objektabtastung und Konturrekonstruktion. Vibrissen, als Reizaufnehmer, werden häufig durch einen zylindrischen oder konischen Euler-Bernoulli-Balken modelliert, der einseitig eingespannt ist und zum Zwecke der Abtastung translatorisch an einem Objekt entlanggeführt wird. Mit Blick auf das biologische Vorbild wird die Abtastprozedur in der vorliegenden Arbeit um eine Rotationsbewegung erweitert. Die Modellierung der Vibrisse erfolgt mithilfe eines langen schlanken Balkens, der eine vorgekrümmte, konische Form aufweist und drehbar gelagert ist. Die Rotationsabtastung eines streng konvexen Profils wird im quasi-statischen Fall betrachtet. Dabei erfährt der Balken große Verformungen, die mithilfe der nichtlinearen Euler-Bernoulli-Theorie beschrieben werden. Zunächst wird für das Modell das beschreibende Differentialgleichungssystem hergeleitet. Anschließend wird zwischen der Phase des Spitzen- und des Tangentialkontakts (Phase A und Phase B) mit dem Objekt unterschieden und für beide Fälle die zugehörigen Randbedingungen aufgestellt. Die entstandenen Randwertprobleme werden auf verschiedenen Abstraktionsebenen betrachtet. Der rotatorische Vorbeizug einer geraden zylindrischen Vibrisse an einer streng konvexen Profilkontur wird weitestgehend analytisch beschrieben. Anschließend wird durch Lösung eines Anfangswertproblems gezeigt, wie die Kontaktlokalisierung möglich ist, wenn ausschließlich Informationen an der Lagerstelle (Lagerreaktionen, Lagerposition und Stellwinkel), die möglicherweise auch den Tieren zur Verfügung stehen, ausgewertet werden. Auf Grundlage des mechanischen Modells wird ein Matlab-Programm aufbereitet, das die Simulation des rotatorischen Vorbeizugs einer Vibrisse an einem streng konvexen Profil sowie dessen Rekonstruktion anhand der berechneten Lagerreaktionen ermöglicht. Der Abbruch des Algorithmus, der auf ein in der Realität stattfindendes Ablösen der Vibrisse vom Profil hindeuten könnte, wird genauer untersucht. Die Abtastprozedur wird um eine Rotationsbewegung in entgegengesetzter Richtung und eine Variation der Lagerposition erweitert. Durch Überlagerung der entstehenden Abtastbereiche kann anschließend ein Großteil des Profils rekonstruiert werden. Zuletzt werden Parameterstudien durchgeführt, um das Potential einiger durch die Biologie vorgegebener Eigenschaften zur Verbesserung des Abtastverhaltens zu untersuchen.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/891225641merke.txt
Kemper, Thilo;
Simulation von Ein- und Mehrmassenschwingern mit nichtlinearen Koppelelementen - Ilmenau - 70 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Diese Arbeit behandelt die Erstellung von MKS-Simulationsmodellen von Koppelelementen. Bei dynamischen Messungen zeigen viele reale Bauteile eine Hysterese im Kraft-Weg-Diagramm. Um diese, teilweise nichtlinearen, Effekte nachzubilden, werden Ersatzmodelle bestehend aus Feder, Dämpfer und Reibelementen in der Simulationssoftware "alaska" aufgebaut. Die Struktur der Modelle lehnt sich an bekannte rheologische Ersatzmodelle an. Die so erzeugbaren Kraft-Weg-Verläufe dienen als Vorlage für die Modellierung realer Bauteile. Dies ermöglicht die Simulation als Mehrkörpersystemen. Durch die Kombination der Ersatzmodelle wird das Verhalten, z.B. die Dämpfungseigenschaften, von realen Bauteilen nachgebildet. In der Arbeit werden die aus Versuchen bekannten Kraft-Weg-Verläufe der realen Bauteile Gummi-Metall-Element, Hydrolager und Metallkissen modelliert. Für die zunächst als "black box" betrachteten Bauteile werden durch das Zusammenschalten von Feder-, Dämpfer- und Reibelementen solche Ersatzmodelle aufgebaut, die die entsprechenden Kraft-Weg-Verläufe erzeugen. Eine Validierung der Modelle erfolgt durch den Vergleich mit den real gemessenen Verläufen. In einem Modellkatalog wurden die einzelne Ersatzmodelle zusammengefasst, um die Erstellung von weiteren Simulationsmodellen zu erleichtern.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/890442460kempe.txt
Ebert, Andreas;
Tragfähigkeitsanalyse von Hohlrädern mit Kranzeinfluss - Ilmenau - 86 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Für die Drehzahlübersetzung elektrischer Antriebsachsen von Elektrofahrzeugen hat sich in der Elektromobilität das Planetengetriebe etabliert. Aufgrund der Lastaufteilung auf mehrere Zahnräder (Planetenräder) ist die Übertragung von großen Momenten bei einem relativ kleinen axialen Bauraum möglich. Die Größe des Getriebes in Radialrichtung wird durch das äußere Rad, dem sog. Hohlrad, festgelegt. Da es bei der Belastung von dünnwandigen Hohlrädern zu einer nicht zu vernachlässigbaren radialen Verformung kommt, sind die gängigen Berechnungsmethoden zur Zahnfußtragfähigkeit von Stirnrädern nur bedingt geeignet. Die Berechnungsverfahren der ISO 6336-3 sowie der VDI 2737 berücksichtigen zwar den Einfluss der radialen Verformung auf die Zahnfußsicherheit, sind jedoch nur für Hohlräder mit freiem Zahnkranz - d. h. keine Anschlussgeometrie an der äußeren Mantelfäche - gültig. Die in der Abteilung "Planetenradsätze und Differentiale" der Schaeffler AG eingesetzten Hohlräder sind mit einer zusätzlichen Außenverzahnung im Gehäuse gelagert und können demnach mit den Berechnungsmethoden der ISO 6336-3 oder VDI 2737 nicht exakt ausgelegt werden. In dieser Abschlussarbeit werden zunächst die Auslastung der Innen- sowie Außenverzahnung verschiedener Hohlräder der Schaeffler AG miteinander verglichen. Anschließend erfolgt ein Vergleich der mit der Verzahnungssoftware KISSsoft möglichen Berechnungsmethoden. Zentraler Aspekt dieser Abschlussarbeit ist schließlich die Erarbeitung eines Hilfsprogramms zur Vorabschätzung der Zahnfußtragfähigkeit von Hohlrädern für den Modulbereich von 1 bis 2 mm. Zuletzt werden Auslegungsrichtlinien für Hohlräder der Schaeffler AG definiert.



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Gast, Simon;
Modellierung von Tensegrity-Strukturen als Mehrkörpersystem und Simulation des dynamischen Verhaltens - Ilmenau - 99 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

In der vorliegenden Arbeit werden Tensegrity-Strukturen auf ihre dynamischen Eigenschaften hinsichtlich einer Anwendung als Bewegungssystem untersucht. Dies erfolgt mit der dynamischen Analyse dieser Systeme in dem Mehrkörpersystem-Simulationstool alaska. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt auf der Modellierung und Realisierung einer Lokomotion. Für die Fortbewegung wird jeweils ein System mit geraden und gekrümmten Stäben vorgestellt und simuliert. Die Implementierung der Bogenelemente erfolgt durch ein analytisch ermitteltes Ersatzmodell. Mit der Realisierung beliebiger Trajektorien sind die Grundlagen für eine Bahnplanung oder eine geregelte Fortbewegung gelegt. Für die Lokomotion der Strukturen kommen zusätzliche Massen zum Einsatz, die entlang vorgegebener Bahnen verschoben werden. Der Großteil der Fortbewegung ist durch eine Steuerung der Position der Massen gekennzeichnet. Für die Struktur mit geraden Stäben stellt die Arbeit einen Ansatz für eine geregelte Fortbewegung vor. Eine Untersuchung der Systemzustände zeigt, dass diese einfach messbar und für eine geregelte Lokomotion nutzbar sind. Ferner wird in dieser Arbeit ein Tensegrity-ähnlicher Aufbau mit mehreren Gleichgewichtslagen untersucht. Hierbei liegt der Fokus auf der Einstellbarkeit und Variation zweier Zustände hinsichtlich einer technischen Nutzbarkeit als Lagerelement. Dazu wird das gefundene System einer Eigenfrequenzanalyse unterzogen.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/884800954gast.txt
Siedler, Konrad;
Numerische und experimentelle Verifikation von adaptiven Regelungsstrukturen an einem mechatronischen, nachgiebigen System - Ilmenau - 200 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

In der vorliegenden Masterarbeit werden durch eine Simulationsstudie adaptive Regelungsstrategien dahingehend untersucht, einen Roboterarm mit Doppelpendelstruktur - angetrieben durch antagonistisch angeordnete, muskelähnliche Aktoren - möglichst schnell und präzise auf vorgegebenen Bahnen zu regeln. Parallel dazu wird ein derartiger Roboter als Prototyp aufgebaut und die untersuchten Regelungsstrategien am realen Modell verifiziert. Über erste Simulationen mit einem Modell mit Freiheitsgrad n=1 werden die Wirkprinzipien der adaptiven Regler untersucht (v.a. mit Blick auf die Absolutwerte von Rückführung und Verstärkungsfaktor, Einregelzeit und Genauigkeit der Einhaltung von Zielvorgaben) und eine Vorauswahl der als am besten eingeschätzten Regler getroffen, um diese anschließend auf ein System mit Freiheitsgrad n=2 anzuwenden. Dazu werden vorerst Modellanpassungen bzgl. der realen Mechanik des Prototypen vorgenommen und daraus eine Intensitätensteuerung ermittelt, mit der die Reglergrößen der Regler auf die jeweiligen Muskelpaare aufgeteilt werden können. Es folgt eine Simulationsstudie an einem System mit Freiheitsgrad n=2 (Doppelpendelstruktur). Die vorher beschriebenen und analysierten Regelungsstrukturen werden bzgl. einer Referenzposition mit Positionswechsel und einer Referenzbahn untersucht. Hierbei werden für eine Optimierung des Simulationsergebnisses verschiedene Ansätze eingeführt, wie bspw.: Begrenzung der Muskelleistung, Einführung eines Fehlervektors, adaptives Ermitteln von Faktoren einer beschränkten Regelung. Während oben genannten Simulationsarbeiten wird der zur Verifikation einzusetzende Prototyp der TU Ilmenau aus vorherigen, älteren Untersuchungen rekonstruiert und optimiert: Dabei müssen fehlende Teile neu konstruiert, sowie die Ansteuerung neu entworfen werden. Hierfür wird der Microcontroller "Arduino" eingesetzt. Vor einem möglichen Betrieb des Roboterarms müssen zunächst Messdaten zur Ermittlung des Kontraktionsverhaltens und der Muskelleistung der pneumatischen Muskeln ermittelt werden. Anschließend werden weitere Simulationen mit den Systemparametern des Prototypen durchgeführt. Mithilfe der Regelungsstrukturen wird dem Prototyp die Verfolgung einer Bahn ermöglicht.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/882881833siedl.txt
Mittag, Hannah;
Untersuchung des Bewegungsverhaltens einer nachgiebigen Tensegrity-Struktur für einen Zweifingergreifer - Ilmenau - 91 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

In dieser Arbeit wird das mechanische Verhalten eines Zweifingergreifers auf Basis einer ebenen Tensegrity-Struktur mit zwei stabilen Gleichgewichtskonfigurationen theoretisch und experimentell betrachtet. Im Fokus der Untersuchungen liegt die Beschreibung des Bewegungsverhaltens, der Greifkraft sowie der mechanischen Nachgiebigkeit des betrachteten Kraftschlussgreifers. Nach Umkonstruktion eines vorhandenen Prototypen und dessen Neuaufbau wird in einem ersten Schritt sein Bewegungsverhalten mit und ohne Greifobjekt während der Aktuierung untersucht und analysiert. Hierfür wurde ein Algorithmus in Matlab entwickelt, der die Bewegung charakteristischer Punkte des Greifers aus Hochgeschwindigkeitskameraaufnahmen ermittelt. Anschließend wird ein Messstand zur Messung der Greifkraft und mechanischer Nachgiebigkeit konzipiert, konstruiert und aufgebaut. Die Ergebnisse der durchgeführten Messungen werden mit Ergebnissen aus theoretischen Untersuchungen verglichen. Letztere wurden mit Hilfe eines vorliegenden FE-Berechnungsalgorithmus ermittelt. Abschließend werden auf Grundlage der gewonnenen Erkenntnisse konstruktive Verbesserungsvorschläge für den Zweifingergreifer gegeben.



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Kräml, Jonas;
Erarbeitung von objektiven Bewertungskriterien für einen Spurwechselassistenten anhand des menschlichen Verhaltens im realen Straßenverkehr - Ilmenau - 113 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Um das Ziel des autonomen Fahrens möglichst schnell zu erreichen, spielen Fahrerassistenzsysteme bei der Entwicklung von Automobilen eine immer größere Rolle. Diese erhöhen den Komfort und die Sicherheit für den Fahrer. Damit Fahrerassistenzsysteme vom Kunden als angenehm und komfortabel empfunden werden, müssen sie das Verhalten des Menschen in den jeweiligen Fahrsituationen bestmöglich abbilden. Ziel der vorliegenden Master-Arbeit ist das Analysieren des menschlichen Verhaltens und der Wahrnehmung beim Spurwechsel. Die gewonnenen Erkenntnisse fließen in die Auslegung des Spurwechselassistenten der BMW Group ein. Hierzu wird eine Probandenstudie mit einem Versuchsfahrzeug im Realverkehr durchgeführt. Führt der Fahrer einen Spurwechsel aus, so werden relevante Fahrzeugsignale und Bewegungsgrößen umliegender Objekte aufgezeichnet und das subjektive Empfinden des Fahrers beim Spurwechsel erfragt. Im ersten Schritt ist die Probandenstudie zu planen und zu organisieren. Dazu müssen zunächst die relevanten Szenarien im Verkehr festgelegt werden, woraus objektive und subjektive Kennwerte für einen Spurwechsel abgeleitet werden. Anschließend werden Hypothesen über den Zusammenhang von objektiven und subjektiven Größen formuliert. Nach der Durchführung der Studie werden die erfassten Daten ausgewertet. Hierfür werden zunächst die aufgezeichneten Daten nach der Entwicklung eines neuartigen Datenverarbeitungsalgorithmus aufbereitet. Anschließend wird die in der Abteilung bestehende Objektivierungsmethodik erweitert und mit deren Anwendung die Hypothesen überprüft. Zusätzlich wird erstmalig ein Durchschnittsprofil aus den Daten aller Fahrer hinsichtlich des Spurwechsels erstellt. Abschließend wird mit den Ergebnissen eine Auslegungsempfehlung für den Spurwechselassistenten abgegeben.



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Müller, Jeanine;
Modellbildung und numerische Simulation biologisch inspirierter Schwingungssysteme von Vibrissen - Ilmenau - 80 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Vibrissen sind die taktilen Tasthaare von Ratten und anderen Säugetieren und dienen der Umgebungswahrnehmung. In der Schnauzenregion, dem mystazialen Vibrissenfeld, ist jede Vibrisse in einem separaten sensoraktorischen Apparat eingebettet, dem Follikel-Sinus-Komplex (kurz FSC). Der widerstandsfähige Haarschaft fungiert als Reizaufnehmer, welcher sowohl aktiv durch das Tier, als auch passiv durch äußere Einflüsse ausgelenkt werden kann. Die aufgenommenen mechanischen Stimuli erzeugen in der Basis des Haarschafts ein Moment, dass seinerseits von Mechanorezeptoren im FSC registriert und als Signal an das Zentralnervensystem (ZNS) des Tieres geleitet wird. Es besteht die Annahme, dass der FSC als viskoelastisches Lager mit einer Blutdruckregulierung betrachtet werden kann, worüber eine adaptive Regelung durch ein Steuermoment möglich ist, dass den Stellwinkel der Vibrisse variiert. Elektrische Impulse die vom ZNS ausgehen, aktivieren zusätzlich die Muskeln des FSC und versetzen damit das Tasthaar in Schwingungen. Dieses Bewegungsverhalten, auch Whiskern genannt, muss in zwei Arten unterschieden werden: dem Erkundungs-Whiskern und dem Fovealen Whiskern. Dieses Verhalten und die aktive Steuerung des Vibrissenwinkels ermöglicht es den Tieren Oberflächen und dreidimensionale Gegenstände auch unter dem Einfluss von Störkräften zu erkennen und zu unterscheiden. Bisherige biologische Modelle sind aufgrund ihrer Detailliertheit zu Simulationszwecken ungeeignet, weshalb sich die vorliegende Arbeit mit der Modellierung, mathematischen Beschreibung und Simulation einfacher Grundprinzipien des Tasthaar-FSC-Systems befasst. In der ersten Abstraktionsstufe wird dafür das dynamische Verhalten einer Vibrisse analysiert. Diese wird als langer, dünner, homogener, starrer Stab betrachet, an dessen unterem Stabende ein viskoelastisches Festlager befestigt ist. Eine indirekt Anregung über das Gehäuse veranlasst das System zum Schwingen. Eine Berücksichtigung zweier unterschiedlich langer, über ein Feder-Dämpfer-System gekoppelter Vibrissen mit teils variierenden Erregungen, führte zu einer Erhöhung der Komplexität der Modelle in der zweiten und dritten Abstraktionsstufe. In allen Stufen und Verhaltensweisen (Erkundungs/Foveales Whiskern) werden die Vibrissen unterschiedlichen Störkräften ausgesetzt. Mit dem Ansatz der adaptiven Regelung können qualitative Rückschlüsse aus den Winkelpositionen der Vibrissen, sowie ihrer generierten Steuermomente auf die Störkräfte getroffen werden.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/882024388muell.txt
Keßler, Tobias;
Optimierung der Konstruktion omnidirektionaler Räder von mobilen Robotern - Ilmenau - 69 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Die vorliegende Masterarbeit befasst sich mit der Optimierung der Konstruktion omnidirektionaler Räder von mobilen Robotern am Beispiel des Ethon-Roboters. Zwangserregte Schwingungen auf der Roboterplatform beinflussen das Kamerasystem negativ und beeinträchtigen somit die Orientierung. Die Arbeit präsentiert eine Vibrationsanalyse und untersucht die Radgeometrie der verwendeten Allseitenräder. Die resultierende Erregung wird systemtheorethisch modelliert. Das Robotersystem wird dabei mit konzentrierten Variablen und mittels Impedanz Analogie beschrieben. Zirkularitätsfehler der Räder die zu periodischen Stößen durch Diskontinuitäten zwischen den passiven Rollern führen, generieren vertikale Vibrationen und werden in der Vibrationanalyse untersucht. Zwei erarbeitete Messmethoden; eine indirekte Methode und eine neuartige direkte Methode, werden vorgestellt, um die zwangserregten Schwingungen durch Reaktionskräfte auf der Roboterplatform zu bestimmen und die dazugehörigen Erregerfrequenzen der Räder anhand von Beschleunigungsmessungen nachzuweisen. Die Erregerfrequenzen mit den dazugehörigen Oberwellen der periodischen Stöße des omnidirektionalen Rades werden mittels Frequenzanalyse der Leistungsspektren identifiziert. Die Annahmen bezüglich Linearität des Systems und Geschwindigkeitsabhängigkeit werden durch Messungen nachgewiesen. Die Reaktionskräfte basierend auf den ermittelten absolut Werten aus den Leistungsspektren werden berechnet und diskutiert. Beide Messmethoden werden auf ihre Konsistenz durch einen Vergleich der entstehenden Frequenzen geprüft. Resultierend wird eine erarbeitete Prototypenkonstruktion mit einem äußeren Durchmesser von 200 mm, basierend auf dem Continuous Alternate Wheel (CAW) Model, vorgestellt. Die in der Arbeit durchgeführte Analyse bestätigt die zwangserregten Schwingungen, welche durch die omnidirektionalen Räder ausgelöst werden und präsentiert eine alternative Prototypenkonstruktion zur Minimierung der vertikalen Vibrationen.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/882021346kessl.txt
Hennen, André;
Untersuchung des Einflusses der Streifenhonung auf das dynamische Verhalten der Kolbengruppe bei Dieselmotoren - Ilmenau - 112 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Der Inhalt dieser Masterarbeit stellt die Untersuchung des Einflusses der Streifenhonung auf das dynamische Verhalten der Kolbengruppe bei Dieselmotoren dar. Insbesondere stehen dabei die Parameter Reibung, Verschleiß und Ölverbrauch im Fokus. Die Einführung der Arbeit ergibt sich aus einer kurzen Vorstellung des Unternehmens und einer Einführung in das Thema. Es folgen eine Analyse des Standes der Technik bezüglich der Streifenhonung und eine Übersicht über die nötigen theoretischen Grundlagen. Anschließend wird die konkrete Problemstellung dargelegt und ein theoretisches Modell zur Beschreibung der Kolbenbewegung entwickelt. Ferner erfolgt eine Auslegung von Prototypen des Kurbelgehäuses hinsichtlich der Oberflächenrauheit und der axialen Aufteilung der Streifenhonung. Darüber hinaus ist der Einfluss der Zylinderrohrverzüge Gegenstand dieser Arbeit. Final folgt eine Versuchsreihe mit befeuerten Motormessungen sowohl im Serienzustand als auch mit streifengehonten Zylinderlaufflächen. Hierdurch wird der Einfluss der Streifenhonung im befeuerten Motorbetrieb untersucht.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/881368067henne.txt
Holota, Danny;
Entwicklung eines Prüfstandes zur Messung von Reibungskräften zwischen vibrierenden Oberflächen - Ilmenau - 112 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Gleitreibung entsteht bei der Berührung zweier sich relativ zueinander bewegender Körper. Sie ist eine Eigenschaft, die in technischen Systemen häufig nachteilig ist und reduziert werden soll. Typische Methoden zur Reibungsreduzierung sind die Variation der Materialpaarung sowie der Einsatz von Schmiermitteln. Eine weitere Möglichkeit zur Reduzierung der Reibkraft ist die hochfrequente mechanische Anregung der Reibpartner, die virbrationsinduzierte Reibungsreduzierung. Durch diese Technik kann die Reibung vermindert und in Grenzen gesteuert werden. In der vorliegenden Arbeit wird ein Prüfstand zur Messung von Reibungskräften zwischen vibrierenden Oberflächen entwickelt. Die Konzeption beinhaltet die Erstellung einer Anforderungsliste und die Betrachtung verschiedener Auslegungsvarianten. Weiterhin erfolgt die Auslegung potenziell kritischer Stellen und die Fertigung des Versuchsaufbaus. Nach der Inbetriebnahme erfolgt die Justierung, um das angestrebte Betriebsverhalten der konstruierten Führung des Prüfstandes zu realisieren. Mit Hilfe des Prüfstandes werden umfangreiche experimentelle Untersuchungen zur Abhängigkeit der Reibungsreduktion von festgelegten Parametern durchgeführt. Im Anschluss erfolgen die Auswertung der aufgenommenen Messwerte, Interpretation, Dokumentation und Fehlerbetrachtung. Es konnte gezeigt werden, dass eine Reibungsreduktion von bis zu 90 % für die untersuchten Parameter möglich.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/880570075holot.txt
Trefflich, Thomas;
Aufbau und Inbetriebnahme eines Prüfstandes zur Untersuchung des Haftkontaktes bei unterschiedlichen Kontaktflächen - Ilmenau - 49 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Als physikalisches Phänomen, welches Wissenschaftler schon seit Jahrhunderten beschäftigt, ist die Reibung bis heute nicht vollständig analysiert. Vor ca. 200 Jahren leistete Charles Augistin Coulomb, mit dem nach ihm benannten Gesetz, einen bahnbrechenden Beitrag zum Verständnis der Reibung. Noch heute findet seine Formel zur Berechnung von Reibungskräften Anwendung, wenn auch klar ist, dass sie Werte liefert, die nur in erster Näherung korrekt sind. Denn durch Untersuchungen aus der Tribologie ist bekannt, dass die Reibungskraft von Größe oder Beschaffenheit einer Oberfläche abhängig ist. Da Coulomb von dem Gegenteil ausgegangen ist, spiegelt seine Formel lediglich die Materialpaarung des Reibvorgangs wider und geht auf keinerlei Abhängigkeiten der Reibungskraft von den Parametern der Oberfläche ein. Aus diesem Grund ist das Ziel dieser Arbeit die Untersuchung der Einflüsse von Art bzw. Größe der Kontaktfläche und deren Beschaffenheit auf die auftretende Haftreibungskraft während eines Reibversuches. Die Reibversuche basieren auf dem Prinzip des Reibschwingers, welcher auch analytisch betrachtet wurde. Zur Durchführung der Reibversuche und der Messung der Haftreibungskraft wurde ein Prüfstand realisiert. Dieser umfasst zwei voneinander unabhängige Messsysteme, ein Fließband zur Ausführung der Reibversuche und ein Koppelelement zur Verwendung verschiedener Prüflinge. Außerdem wurde eine Software zur Durchführung der Messungen und zur Weiterverarbeitung sowie Auswertung der Messwerte entwickelt. Die Untersuchungen einiger Prüflinge ergaben, dass die Variation von Art und Form der Kontaktfläche deutlichen Einfluss auf die übertragbare Haftreibungskraft hat. Zusammenfassend konnte im Rahmen dieser Arbeit der Einfluss verschiedener Parameter der Kontaktfläche auf die übertragbare Kraft nachgewiesen und der Grundstein für weitere Untersuchungen gelegt werden.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/880566930treff.txt
Lavayen Farfán, Daniel;
Non-linear beam theory in context of bio-inspired sensing of flows - Ilmenau - 115 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Die folgende Arbeit ist ein Teil eines Forschungsprojekts, das Vibrissen-inspirierte Tastsensoren für Objekt- und Strömungserkennung zu analyzieren versucht. Der Schwerpunkt dieser Arbeit ist die Entwicklung eines technischen und mathematischen Modells für Objekterkennung unter dem Einfluss einer Strömung. Dazu wird ein mechanisches Modell auf Basis der nicht-linearen Euler-Bernoulli Biegungstheorie entwickelt. Das Modell enthält Hauptmerkmale, die in einer natürlichen Vibrisse gefunden werden, z.B. intrinsische Vorkrümmung, die Veränderung des Querschnitts, elastische Lagerung. Diese Hauptmerkmale werden als Parameter des Modells dargestellt. Das Modell wird dann einer Kontakt- und einer Strömungsbelastung ausgesetzt, die durch eine konzentrierte Kraft und eine verteilte Kraft repräsentiert werden. Dann wird das Modell in eine dimensionslose Form für weitere Untersuchungen transformiert. Eine Variation der Größe dieser Lasten, sowie die Vibrissen-Parameter wird analysiert. Eine direkte numerische Näherung durch das Finite-Differenzen-Verfahren wird zusammen mit dem Schießverfahren verwendet, um eine Lösung für das Modell zu erhalten. Danach soll der Kontaktvorgang zwischen Objekt und Vibrisse simuliert werden. Dabei wird ein quasi-statisches Vorbeiziehen der Vibrisse an der Objektkontur betrachtet, während die Lagerreaktionen bestimmt und aufgezeichnet werden. Diese Prozedur wird dann in Kombination einer Strömungsbelastung wiederholt, die eine Strömung simulieren soll. Es werden zwei Arten von Kontaktphasen identifiziert und die Bedingungen für jede Gruppe festgelegt. Schließlich werden die gemessenen Größen verwendet, um die Größe der Strömungskraft zu bestimmen und die Profilkontur der Oberfläche zu rekonstruieren. Das entwickelte Modell wird wieder für die Rekonstruktion verwendet, eine Analyse der Observablen wird vorgenommen, um zu identifizieren und vorherzusagen, in welcher Kontaktphase die Vibrisse ist. Die Ergebnisse zeigen eine erfolgreiche Identifikation der Fluidströmungsbelastung sowie eine Rekonstruktion des Profils, die Differenz zwischen dem rekonstruierten Profil und dem Originalprofil wird dann als ein Maß für die Rekonstruktionsqualität berechnet.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/879899522lavay.txt
Günther, Lars;
Entwicklung und Konstruktion von Sensoren basierend auf magneto-sensitiven Elastomeren - Ilmenau - 123 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, Grundlagen für die Entwicklung von adaptiven Sensorsystemen auf der Basis von magneto-sensitiven Elastomeren zu erarbeiten. Diese Klasse von funktionellen Materialien zeichnet sich dadurch aus, dass ihre mechanischen Eigenschaften durch magnetische Felder wesentlich beeinflusst werden können. Zunächst wurde der Stand der Technik zu magneto-sensitiven Elastomeren, Beschleunigungs- und Magnetfeldsensoren recherchiert und analysiert. Die Beeinflussbarkeit der mechanischen Eigenschaften von Elastomeren mit weich- und hartmagnetischen Partikeln wurde anhand von Ausschwingversuchen im homogenen Magnetfeld untersucht. Aus den Messergebnissen wurden die erste Eigenfrequenz, der effektive Elastizitätsmodul und der Dämpfungsgrad für magnetische Flussdichten zwischen 0 und 60 mT ermittelt. Des Weiteren wurde ein Beschleunigungssensor mit einer Adaptivität von Messbereich und Sensitivität unter Ausnutzung der Einstellbarkeit der mechanischen Eigenschaften von magneto-sensitiven Elastomeren durch ein äußeres Magnetfeld entwickelt und konstruiert. Zur Messung der Auslenkung der seismischen Masse wird die durch diese hervorgerufene Magnetfeldänderung, welche durch einen entsprechenden Magnetfeldsensor detektiert wird, genutzt. Es wurden zunächst eine Anforderungsliste und die Hauptfunktion des Sensors erstellt. Aufbauend auf einer Funktionsstruktur wurden für die Funktionselemente "Magnetfelderzeugung", "Federung und seismische Masse", "Dämpfung" und "Magnetfeldsensor" verschiedene Lösungsprinzipe anhand einer morphologischen Matrix aufgezeigt. Diese wurden mithilfe geeigneter Bewertungskriterien gegenübergestellt sowie Vor- und Nachteile für deren Verwendung herausgearbeitet. Auf dieser Grundlage wurden drei Sensorkonzepte in Form von technischen Prinzipen erstellt. Anhand eines Bewertungssystems mit gewichteten Bewertungskriterien wurde ein technisches Prinzip zur weiteren Betrachtung ausgewählt. Das Schwingungssystem und das ausgewählte Prinzip zur Magnetfelderzeugung wurden auf Basis analytischer Betrachtungen dimensioniert. Weiterhin wurde ein Magnetfeldsensor ausgewählt und der Beschleunigungssensor konstruktiv umgesetzt. Die Anordnung des Magnetfeldsensors relativ zur seismischen Masse aus magneto-sensitivem Elastomer geht aus experimentellen Untersuchungen hervor. Der entworfene Beschleunigungssensor besteht aus einem Schwingungssystem aus magneto-sensitivem Elastomer mit weichmagnetischen Partikeln, dessen Steifigkeit durch das Magnetfeld einer Helmholtzspulenanordnung angepasst werden kann. Die Auslenkung der seismischen Masse wird mittels Hall-Sensor anhand proportionaler Magnetfeldänderungen detektiert. Das Sensorsystem liegt als technischer Entwurf mit 3D-CAD-Dateien, Zusammenbauzeichnung und Stückliste vor.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/878703896guent.txt
Vogel, Hannah;
Analyse autonomer und heteronomer, nichtlinearer Differentialgleichungssysteme bei der Objektabtastung durch taktile Sensoren - Ilmenau - 65 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Modell eines taktilen, stiftführenden Sensors, mit dem Objekte mit streng konvexer, stetig differenzierbarer Umrissfunktion durch rotatorisches Scannen rekonstruiert werden können. Der Sensor ist durch Tasthaare, wie sie viele Säugetiere besitzen, inspiriert. Als Modell dient ein langer, schlanker Biegebalken mit kreisrundem Durchmesser, konstantem Flächenträgheitsmoment und konstantem Elastizitätsmodul, der durch ein Festlager gelagert ist. Das rotatorische Scannen wird durch ein Moment in der Lagerung gesteuert und läuft quasi-statisch ab. Zuerst wird das autonome Differentialgleichungssystem, welches die Verformung des Balkens beschreibt, hergeleitet und alle Größen dimensionalisiert. Danach werden Aussagen über Existenz und Eindeutigkeit von Anfangswert- und Randwertproblemen vorgestellt. Zur Lösung des autonomen Differentialgleichungssystems sind zwei Methoden denkbar: Methode 1 nutzt das Schießverfahren, um drei Unbekannte zu erhalten, bei Methode 2 wird durch analytische Betrachtungen vorab die Anzahl der Unbekannten verringert, sodass nur eine Unbekannte mit Hilfe des Schießverfahrens ermittelt werden muss. Beim rotatorischen Scannen wird zwischen Spitzenkontakt (Phase A) und Tangentialkontakt (Phase B) des Balkens mit dem Objekt unterschieden. Bei Spitzenkontakt werden Formeln für $x(\varphi)$, $y(\varphi)$ und Kraft $F$, bei Tangentialkontakt Formeln für $x(s)$, $y(s)$, $F$ und das Bogenmaß $s_1$, an dem der Kontakt stattfindet, hergeleitet. Dabei entstehen Elliptische Integrale, die in Kombinationen aus Elliptischen Integralen 1. Art und 2. Art überführt werden. Damit kann für beide Phasen der Kontaktpunkt zwischen Balken und Objekt bestimmt werden. Für die Rekonstruktion des Objekts mit Hilfe der Randbedingungen an die Lagerung und die Lagerreaktionen selbst, das bedeutet mit den Größen, die einem Tier mit Vibrissen beim Objektabtasten zur Verfügung stehen würden, wird eine Formel hergeleitet, mit der entschieden werden kann, ob sich der Balken in Phase A oder Phase B befindet. Bei quasi-statischer Rotation des Balkens kann so eine Folge von Kontaktpunkten bestimmt werden, welche die Umrissfunktion des Objekts approximiert. Zum Schluss werden Simulationen mit einem Matlab-Programm zur Rekonstruktion verschiedener Umrisse durchgeführt.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/877967474vogel.txt
Hermenau, Jakob;
Aufbau eines Prüfstandes zur Ermittlung der mechanischen Parameter von Elastomerelementen mit Erarbeitung von Vorschlägen für die Messdurchführung und -auswertung - Ilmenau - 128 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Das Trennergebnis in Zentrifugen wird durch Vibrationen beeinträchtigt. Diese können beim Anfahr- und Bremsvorgang, und dem damit verbundenen Durchlaufen von Resonanzfrequenzen, auftreten. Ziel ist es, die Schwingamplituden mit texturierten Elastomerflächen, die aufeinander reiben, zu dämpfen. Dafür wird ein Kontaktmodell benötigt, mit dem es möglich ist, das Schwingungsverhalten von Zentrifugen in einer Mehrkörpersimulationsumgebung abzubilden. Flächenhafte Kontakte von zwei texturierten Elastomerkörpern sind nach Stand der Technik nicht berechenbar. Aus diesem Grund wird ein Prüfstand benötigt, der es ermöglicht die mechanischen Kontakteigenschaften messtechnisch zu bestimmen, bevor sich diese Eigenschaften in die Parameter für ein Kontaktmodell überführen lassen. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung eines Schwingprüfstands mit dem die mechanischen Eigenschaften wie Steifigkeit und Dämpfung von aufeinander reibenden, texturierten Elastomerflächen erfasst werden können. Mit dem Prüfstand ist es möglich, das Kontaktverhalten messtechnisch nicht nur mit verschiedenen Dämpfungsfaktoren, sondern auch in den drei Schwingzuständen, unterkritisch, überkritisch sowie in Resonanz aufzuzeichnen. Weiterhin ist es möglich den Einfluss der Normalkraft, der Kontaktgeschwindigkeit und des Kontaktwegs zu untersuchen. Darüber hinaus wird die Kontaktmodellbildung für ein 3 - Parameter - Modell beschrieben und Vorschläge für die Messdurchführung und Auswertung, in Anlehnung an Normen für Prüfverfahren von Elastomeren bei erzwungener Schwingung, sowohl außerhalb als auch im Resonanzbereich dargelegt.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/876130201herme.txt
Sinn, Gregor;
Entwurf und Aufbau eines Differentialantriebsmoduls - 42 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Ziel der Arbeit ist die Entwicklung eines Differentialantriebsmoduls für einen kleinen mobilen Roboter. Das Modul soll über einen Motor verfügen der zwei Räder antreibt und drehbar in ein Roboterchassis integrierbar sein. Zur Ausrichtung des Moduls soll eine variable Drehzahldifferenz zwischen den Rädern hergestellt werden. Dazu werden drei mögliche Antriebsprinzipe in Form von technischen Prinzipen entworfen und vorgestellt. Mit Hilfe einer Nutzwertanalyse wird ein Prinzip ausgewählt und zu einem konkretisierten Entwurf weiterentwickelt. Auf Basis dieses Entwurfs wird ein Mehrkörpersimulationsmodell entwickelt. Anschließend werden Fahrversuche mit dem einzelnen Modul und abschließen mit drei drehbar in einem Chassis gelagerten Modulen unternommen.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/874941415sinn.txt
Klaus, Vanessa;
Untersuchung der Wirkung von Metallkissen zur Schwingungsbeeinflussung in senkrecht stehenden elastisch gelagerten Rotorsystemen - 119 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Untersuchung des Wirkverhaltens von Ganzmetallkissen (GMK), die zur Optimierung des Schwingungsverhaltens in senkrecht stehenden, elastisch gelagerten Rotorsystemen verwendet werden. Die GMK werden durch ein Umformverfahren aus einem Chrom-Nickel-Stahldraht hergestellt. Für die Analyse des Schwingungsverhaltens der GMK werden zunächst die mechanischen Eigenschaften wie Steifigkeits- und Dämpfungscharakteristik untersucht. Hierfür werden statische und dynamische Messungen mittels ausgewählter Prüfvorrichtungen durchgeführt und diskutiert. Danach wird ein Mehrkörper-Modell der GMK erstellt und deren dynamisches Verhalten simuliert. Abschließend werden die Ergebnisse zusammengefasst und Schlussfolgerungen für den Einsatz der GMK in Rotorsystemen abgeleitet.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/873954092klaus.txt
Mahler, Konstantin;
Erweiterung eines nichtlinearen FE-Berechnungsalgorithmus zur Formfindung von Tensegrity-Strukturen - 180 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Die vorliegende Masterarbeit befasst sich mit der Formfindung von Tensegrity-Strukturen unter Nutzung der Finiten-Elemente-Methode nach der geometrisch nichtlinearen Theorie. Es werden die theoretischen Grundlagen für die Anwendung von massebehafteten Stab- und Balkenelementen, sowie von Mischstrukturen dieser Elementtypen dargestellt. Anschließend erfolgt die Implementierung der Finiten Elemente zur Verifizierung der zuvor getroffenen Erkenntnisse. Zuletzt wird ein bestehender Algorithmus zur Formfindung von Tensegrity-Strukturen um die betrachteten Elementtypen und -eigenschaften erweitert und anhand verschiedener praktischer Beispiele untersucht. Die Implementierungen erfolgen in MATLAB, zur Verifizierung der Ergebnisgrößen wird die kommerzielle Software Mechanical APDL von ANSYS genutzt.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/872825337mahle.txt
Rudersdorf, Stefan;
Analyse und Optimierung eines Schwingungsprüfstandsaufbau für bewegliche Heckspoiler - 87 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Analyse und Optimierung eines Schwingungsprüfstands für bewegliche Heckspoilermodule. Der Prüfstand dient zur Absicherung der Betriebsfestigkeit und soll besonders in frühen Entwicklungsphasen die Erprobung der Komponente im Gesamtfahrzeug substituieren. In einer früheren Arbeit wurden die Schädigungen am Montageträger des Moduls auf dem Prüfstand und im Fahrversuch verglichen. Der Vergleich zeigte, dass die Schädigungshöhen und -verteilungen nicht übereinstimmen. Zur Identifizierung der Ursache werden in dieser Arbeit mögliche Optimierungspotentiale hinsichtlich des Versuchsaufbaus am Prüfstand, des dynamischen Verhaltens der Komponente und der Anregungsmethodik untersucht. Dies geschieht durch die modale Analyse des Prüfgestells und des Heckspoilers, die Spektrographie des Fahrsignals und die bandpassgefilterte Rainflow-Zählung der Dehnungen im Fahrversuch. Mithilfe der hieraus gewonnen Erkenntnisse werden Maßnahmen zur Optimierung abgeleitet und erprobt. Eine bessere Überdeckung des Schadensbildes am Montageträger wird durch die Erstellung eines neuen Anregungssignals und die Erweiterung des Prüfumfangs realisiert. Die hierbei erwartete Prüfdauer ist kürzer als die bisher vorgesehene Zeit. Eine abschließende Validierung der Ergebnisse muss über eine vollständige Betriebsfestigkeitsprüfung erfolgen.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/872453855ruder.txt
Heckert, Tommy;
Untersuchung eines Lokomotionssystems mit rollender Fortbewegung auf Basis einer nachgiebigen Tensegrity-Struktur - 94 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Die derzeit bekannten Fortbewegungssysteme weisen Defizite hinsichtlich ihrer Einsatzfähigkeit und Effektivität auf. Neuartige Mobilitätssysteme eröffnen die Möglichkeit, effizienter Energie zu nutzen und zusätzliche Funktionen bereit zu stellen. Hierfür werden aktuell Systeme entwickelt, bei denen nachgiebige Tensegrity-Strukturen verwendet werden. Die Realisierung von Systemen mit rollender Fortbewegung auf Basis dieser Strukturen ist ein neues Forschungsfeld. Ein solches im Entwicklungsprozess stehendes Lokomotionssystem soll genauer untersucht werden. Das reale Systemverhalten dieses mobilen Roboters steht dabei im Zentrum der Betrachtungen. Dazu werden zunächst Steuerungsparameter für verschiedene Bewegungsarten implementiert, um die Fortbewegung anschließend mit einem Motion Capturing Verfahren aufzunehmen. Die so erhaltenen Bewegungsdaten von Punkten des Lokomotionssystems werden danach in Matlab® importiert und weiterverarbeitet. Das erstellte Matlab®-Programm rekonstruiert die Fortbewegung des Roboters und ermöglicht eine detaillierte Untersuchung des digitalisierten komplexen Systemverhaltens auch von verschiedenen Bewegungsarten. Die Erkenntnisse aus diesen Analysen ermöglichen eine gezielte Weiterentwicklung des Roboters.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/871736381hecke.txt
Kirst, Thomas;
Ein Beitrag zur Optimierung von Versuchs- und Simulationsparametern bei Karosseriedichtungen - 84 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Die vorliegende Abschlussarbeit befasst sich mit der Optimierung der Zielgenauigkeit von Messwerten aus Komponentenprüfungen im Vergleich zu Simulationsergebnissen. Diese wird am Beispiel eines Türdichtungssystems am Kraftfahrzeug durchgeführt. Der Abgleich zeigt sowohl bei den Prüfanforderungen und den Prüfmitteln im Versuchslabor sowie bei den Materialparametern und den Randbedingungen der Simulation Optimierungspotentiale. Diese spiegeln sich in Abweichungen der quantitativen Ergebnisse und der qualitativen Verformungsbilder wider. Unter Beachtung der Gegebenheiten am Fahrzeug wird durch eine gezielte Optimierung der vorgegebenen Prüfanforderungen und der eingesetzten Prüfmitteln eine Reproduzierbarkeit der Komponentenprüfungen unter fahrzeugnahen Prüfbedingungen geschaffen. Die aufgenommenen Prüfergebnisse dienen anschließend als Basis für eine Untersuchung der Simulationseingangsgrößen und deren Sensitivitäten. Diese zeigt Einflüsse durch die Skalierung der Materialsteifigkeit und durch die Variation der Reibungskoeffizienten auf. Mit den gewonnenen Erkenntnissen der Einflussidentifikation an den Komponentenprüfungen und in der Simulation wird eine Empfehlung ausgesprochen, um zukünftig die Zielgenauigkeit von Versuch und Simulation projektbegleitend zu verbessern. Mit diesem Empfehlungskatalog kann in der frühen Entwicklungsphase ein höherer Reifegrad des Produkts erzielt werden.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/871621290kirst.txt
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.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/870113771schor.txt
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.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/869240161kautz.txt
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
Gilsdorf, Jonas;
Entwicklung von Lokomotionssystemen mit peristaltischem Fortbewegungsprinzip auf Basis von Tensegrity-Strukturen - 122 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

In dieser Arbeit werden Tensegrity-Strukturen mit wurmartiger Lokomotionsform zur Anwendung in der mobilen Robotik untersucht. Betrachtet werden dazu TensegrityStrukturen mit einem kaskadiertem Aufbau, bestehend aus mehreren Einzelstrukturen mit identischer Topologie. Auf Basis eines vorhandenen Konzeptes für eine TensegrityStruktur werden zunächst verschiedene Topologien für die Einzelstrukturen durch Anwendung eines statischen Formfindungsalgorithmus ermittelt. Anschließend erfolgt die theoretische Untersuchung der Formänderung der Einzelstrukturen während ihrer Aktuierung. Mehrere Prototypen werden konstruiert, aufgebaut und experimentell erprobt. Den Schwerpunkt der Arbeit bildet im Anschluss die Entwicklung der wurmartigen Lokomotionssysteme auf Basis der betrachteten Strukturen und Prototypen. Im abschließenden Teil der Arbeit werden die wesentlichen Erkenntnisse zusammengefasst und ein Ausblick über mögliche künftige Entwicklungsrichtungen gegeben.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/866085653gilsd.txt
Becker, Richard;
Skalierbarer Entwurf von biologisch inspirierten taktilen Sensorstrukturen - Modellbildung, Simulation und Design von Prototypen - 87 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Mit der wachsenden Komplexität der Aufgaben für die Robotik steigt auch deren Bedarf an Sensorik zur Orientierung und Interaktion mit der Umwelt. Als Inspirationsquelle für die Entwicklung neuartiger Sensorik kann z.B. die Natur dienen. Über Millionen von Jahre entwickelten Lebewesen bereits sehr spezifische Sinnessysteme zur Untersuchung von Objekten und Vermeidung von Kollisionen mit diesen. Als biologisches Vorbild eines taktilen Sensors zur nicht-visuellen Charakterisierung von Substratkontakten dient für diese Arbeit das Tasthaar-Sinnessystem von Säugetieren - den so genannten Vibrissen. Eine Besonderheit der Vibrissen ist die Fassung des Vibrissenhaares im Follikel-Sinus-Komplex. Durch diesen Follikel kann das Tier zum Einen Auslenkungen des Tasthaares detektieren und zum Anderen Eigenschaften der Vibrisse an die Umgebung anpassen. In dieser Arbeit werden mathematisch-mechanische Modelle nach dem Vorbild der Vibrisse entwickelt und deren Systemverhalten simuliert. Bei dem Modell, mit einem in Ferrofluid eingetauchten Körper am unteren Ende eines drehbar gelagerten Tastelementes, wird zusätzlich die Skalierbarkeit untersucht. Aufbauend auf den Simulationsergebnissen erfolgen experimentelle Untersuchungen mit Prototypen in zwei Skalierungsgrößen. Zum Einen kann ein neues Sensorkonzept experimentell bestätigt werden, bei dem durch die Auslenkung eines Tastelementes, die Änderung eines äußeren, angelegten Magnetfeldes detektiert wird. Die Skalierung des Systems zeigt einen direkten Einfluss auf die Messempfindlichkeit des Sensorkonzeptes. Zum Anderen wird eine dem "Whisking" von Tieren nachempfundene, aktive Bewegung des Tastelementes erzeugt. Der Zusammenhang zwischen Amplitude und Whisking-Frequenz konnte experimentell ermittelt werden. Die Untersuchungen zeigen, dass für taktile Sensorsysteme nach dem bestehenden Modell im Miniatur- bis Mikrobereich ein alternatives Sensorkonzept sowie eine alternative Lagerung von Tastelementen zu entwickeln ist. Als Grundlage für die weiteren Entwicklungen dient ein Versuchsmuster mit einem Sensorfeld aus neun Tastelementen. Durch Abtastung und Rekonstruktion einer Oberfläche mit dem Versuchsmuster kann dessen Funktionalität gezeigt werden.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/865913234becke.txt
Wolfenstetter, Michael;
Entwurf und Konstruktion einer Komponente für ein neuartiges haptisches Eingabegerät - 86, 47 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Die Bachelorarbeit beschreibt die Optimierung (Entwurf und Konstruktion) eines neuartigen haptischen Eingabegerätes zur mechanischen Bewegungserfassung der Hand und des Armes, für Aufgaben der teleassistierten Chirurgie. Grundlage bildet das Ergebnis der Master-Arbeit "Entwurf einer integrierten Orientierungseinheit eines haptischen Gerätes" von N. Ziegenspeck. Ausgehend von einer umfassenden Analyse des bestehenden Systems und einer eingehenden Literaturrecherche werden unterschiedliche Lösungskonzepte erarbeitet und anschließend bewertet. Die konstruktive Realisierung in einem CAD-Entwurf erfolgt für das, auf der Grundlage der Bewertung ausgewählte Konzept. Dabei beschränkt sich die Arbeit auf zwei der drei Drehachsen der Orientierungseinheit. Mit der dritten Achse befasst sich E. Meta in der Bachelorarbeit "Entwurf und Konstruktion einer Komponente für ein haptisches Eingabegerät". Ein kreisrunder Lagerflansch mit einer Hohlwelle repräsentiert die Schnittstelle zwischen beiden Arbeiten.



Fern, Florian;
Analytische und numerische Untersuchungen zu Durchbiegungen und Schwingungen von 2d-Kontiuna - 90 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Die vorliegende Bachelorarbeit beschäftigt sich mit der analytischen und numerischen Untersuchung von Plattenbauteilen. Zu Beginn wird eine Übersicht über die Anwendungsgebiete, sowie verschiedene Theorien im Bereich der Plattenstatik gegeben. Nachfolgend wird die Kirchhoff-Theorie für dünne Platten näher betrachtet. Nach einer Eingrenzung der Randbedingungen, unter denen die beschreibende partielle Differentialgleichung gelöst werden kann, wird in verschiedenen Beispielen eine analytische Lösung für die Durchbiegung berechnet. Bei den Berechnungen sind verschiedene Vereinfachungen möglich, deren Einfluss auf die Lösung diskutiert wird. Die Ergebnisse der Berechnungen werden zusätzlich mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode verifiziert. Weiterführend wird das Differentialgleichungssystem der Plattentheorie nach Mindlin und Reissner aufgestellt und am Beispiel der allseitig gelenkig gelagerten Platte mit der Kirchhoff-Theorie verglichen. Im zweiten Teil der Arbeit erfolgt eine Untersuchung der dynamischen Eigenschaften von Platten. Es wird die freie Schwingung von Rechteckplatten nach der Kirchhoff-Theorie, unter verschiedenen Randbedingungen, untersucht und mit den Ergebnissen einer FEM-Modalanalyse verglichen. Der letzte Abschnitt dieser Arbeit widmet sich dem Ritz-Verfahren für Kirchhoff-Platten. Nach der Herleitung für beliebig viele Ansatzfunktionen werden anhand einiger Beispiele aus Statik und Dynamik die Vorteile und Nachteile des Verfahrens aufgezeigt. Die Resultate der gesamten Arbeit werden im Hinblick auf den nötigen Rechenaufwand untereinander vergleichen. Den Abschluss bildet ein Ausblick auf die elastische Lagerung am Plattenrand und die Modellierung einer Platte mittels des Mehrkörpersystems.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/863535607fern.txt
Schardt, Philipp;
Modellbildung, Schwingungsanalyse und Regelung eines biologisch-inspirierten, mechanischen Bewegungssystems mit einstellbarer Lagerviskoelastizität - 80 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Vibrissen sind die taktilen Sensoren für Ratten und anderen Säugetieren, um ihre Umgebung zu erkunden und bestimmte Objekte zu erkennen. Dabei erfolgt die Reizaufnahme nicht direkt über das leblose Tasthaar, sondern über die Mechanorezeptoren im Follikel-Sinus-Komplex, der einer visko-elastischen Lagerung gleicht. Bei Ratten befinden sich die Vibrissen vor allem in der Schnauzenregion, welche durch die dort vorkommende Muskulatur über ihre Follikel-Sinus-Komplexe miteinander gekoppelt sind. Es gibt schon einige biologischen Modelle zu einzelnen Vibrissen und dem kompletten Vibrissenfeld, welche aber alle sehr detailliert und daher für die Analyse und Untersuchungen mit Mitteln der Mechanik und Bionik ungeeignet sind. Während sich die bestehenden mechanisches Modelle auf die Beschreibung der Tasthaare und ihren Eigenschaften konzentrieren, liegt in dieser Arbeit der Fokus auf der Entwicklung von Modellen in unterschiedlichen Abstraktionsstufen, welche die Eigenschaften und die Funktionsweise des Follikel-Sinus-Komplexes beschreiben. Dafür wird eine passende Regelung gewählt und in das Modell implementiert. Diese Modelle werden dann mathematisch beschrieben und analysiert. Ein erstes Modell besteht aus einem zylindrischen Stab, der in einem Drehgelenk beweglich gelagert ist und über eine Feder mit einer vorgegebenen Schwingung erregt wird. Die erzeugten Bewegungen entsprechen den Schwingungen der Vibrisse, die bei Ratten durch die umliegende Muskulatur eingestellt wird. Diese Referenzbewegung wird für eine Regelung für ein Steuerdrehmoment verwendet, welches dann für verschiedene äußere Störeinflüsse auf das System analysiert wird. Ein weiteres Modell ist ein, über eine Feder indirekt erregtes, Loslager einer Vibrisse, welche drehbar gelagert ist. Ein letztes Modell besteht aus einer Vibrissendose, die ebenfalls drehbar auf einem Loslager gelagert ist und indirekt über eine Feder in Bewegung versetzt wird. Die Analyse der entwickelten Modelle besteht aus der Untersuchung der Verläufe der Steuerdrehmomente, bei unterschiedlichen angreifenden Störkräften. Dadurch kann festgestellt werden, dass die Momente direkt mit den Störeinflüssen zusammenhängen und es wird eine Idee entwickelt, wie unbekannte Störeinflüsse identifiziert werden können, wenn man die sonstigen Modellparameter kennt.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/860172724schar.txt
Pozo Fortuni´c, Juan Edmundo;
Design and implementation of a bristle bot swarmsystem - 75 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Die Schwarmrobotik ist ein Wissenschaftsgebiet, das sich auf die Untersuchung und Entwicklung von Robotersystemen fokussiert, die aus einer großen Menge von Einzelrobotern (Agenten) bestehen. Die Agenten interagieren dabei miteinander und erreichen so ein gemeinsames Verhalten. Das Ziel ist die kooperative Erfüllung von Aufgaben und die Überwindung von Hindernissen. Bristlebots sind vibrationsbasierte mobile Roboter. Sie sind durch eine geringe Größe, eine hohe Geschwindigkeit, einen einfachen Aufbau und geringe Kosten für Produktion und Betrieb gekennzeichnet, was vorteilhafte Eigenschaften für Agenten in einem Roboterschwarm darstellen. Die in der Literatur bisher vorgestellten Systeme besitzen keine Steuerung oder arbeiten mit zwei oder mehr Antrieben. An dieser Stelle setzt die vorliegende Masterarbeit an. Ziel ist die Entwicklung eines Bristlebot-basierten Agenten für einen miniaturisierten Roboterschwarm. Der Roboter soll ein Lokomotions-, Sensor-, Informationsverarbeitungs-, Kommunikations- und Energiespeicherungssystem besitzen. Neue Beiträge zu Modellierung und Entwicklung von Schwarmrobotern werden geleistet und ein neuartiger Prototyp wird vorgestellt. Der Prototyp wird von einem einzigen Gleichstrommotor angetrieben und benutzt ein Fortbewegungssystem auf Basis von Borsten. Der Systementwurf erfolgte unter den Kriterien einer möglichst geringen Masse, Größe und Komplexität. Mit dem entwickelten Prototyp wurden Experimente durchgeführt, um seine Bewegungsfähigkeiten zu analysieren. Das System bewegt sich auf leicht gekrümmten Trajektorien vorwärts. Die Richtung der Kurvenfahrt kann durch die Rotationsrichtung des Motors gesteuert werden. Eine Vergrößerung der Drehzahl führt zur Erhöhung der Geschwindigkeit des Roboters. Übersteigt die Drehzahl einen kritischen Wert, invertiert sich das Kurvenverhalten und die translatorische Geschwindigkeit sinkt.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/859496090pozo.txt
Preiß, Tobias;
Anwendung nichtlinearer Biegetheorie auf elastische, konische, vorgekrümmte Balken zur Objektabtastung - 120 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Eines der aktuellen Forschungsschwerpunkte der Bionik beschäftigt sich mit der Analyse und Synthese tierischer Umgebungserkennung anhand ihrer Tastsinnesorgane, besonders den Vibrissen. Zum Verständnis hierfür sind Modelle und ihre Berechnungen zielführend. Die meisten Literaturquellen beschränken sich dabei auf Untersuchungen von zylindrischen und nicht vorgekrümmten, von zylindrischen und vorgekrümmten, oder von konisch und nicht vorgekrümmten Vibrissen. An diesem Punkt setzt diese Bachelo-Arbeit an. Zunächst wird eine, für stark vorgekrümmte Biegebalken geltende, exakte Theorie hergeleitet. Dem folgt eine Reihenentwicklung dieser, welche beim ersten Glied abgebrochen wird und eine Grenzfall-Betrachtung für sehr kleine Vorkrümmungen, welche auf die Euler-Bernoulli-Biegetheorie für den leicht vorgekrümmten Balken führt. Für den Biegebalken mit rechteck- und kreisförmigen Querschnitt werden die sogenannten "geometrischen Steifigkeiten" berechnet. Nachfolgend werden Fehlerfunktionen bezüglich der exakten Theorie und ihrer Taylor-Entwicklung formuliert. Dem folgt die Anwendung der drei Theorien auf den einseitig eingespannten Biegebalken unter richtungstreuem Kraftangriff unter Variation der Systemparameter. Hierfür werden Grenzwerte zwischen den Theorien so bestimmt, dass ein definierter Fehler nicht überschritten wird. Dem folgt eine Auswertung der Fehlerfunktionen von der exakten Theorie bezüglich ihrer Taylor-Entwicklung und die Anwendung dieser Fehlerfunktionen zur Verschiebung der gefundenen Berechnungsgrenzen, durch die Erhöhung der Gliedzahlen von der Taylor-Reihe ohne Fehlererhöhung. Nach der Berechnung der zuvor definierten Fehler einiger Beispielvibrissen, wird das Abtastverhalten von konisch verlaufenden und vorgekrümmten Vibrissen untersucht. Dies soll mit besonderem Augenmerk auf die Möglichkeit eines spannungsfreien Ablösevorgangs und dem äquivalenten Verhalten der Vibrisse zu einer zylindrischen gleichen Volumens geschehen. Abschließend werden linear veränderliche Vorkrümmungen mit Integralmittelwerten von Null betrachtet und auf ihre Vorteile bezüglich ihres Abtastverhaltens überprüft.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/858953498preis.txt
Wozniakowski, Peter;
Aufbau und Inbetriebnahme einer automatisierten Messeinrichtung für die Messung von Schallabstrahlungen an Maschinen - 97 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Mit Einführung der Lärm- und Vibrations-Arbeitsschutzverordnung am 6. März 2007 in Deutschland sind die Hersteller von Arbeitsmaschinen verpflichtet worden, Angaben zur verursachten Geräuschemission ihrer Produkte bei üblichen Einsatzbedingungen zu machen. Lärmschwerhörigkeit gehört nach wie vor zu den führenden Berufskrankheiten in Deutschland, weshalb die Hersteller entsprechend Wert darauf legen, vorgeschriebene Geräuschemissionskennwerte ihrer Produkte einzuhalten. Dazu ist es notwendig, den emittierten Schall einer Maschine genau, reproduzierbar und möglichst effektiv zu bestimmen. In dieser Arbeit wird ein vorhandener Portalaufbau mit Handachsen erweitert und in Betrieb genommen, um später als Messroboter automatisiert Schallabstrahlungen an Maschinen messen zu können. Basierend auf der Modellierung der kinematischen Struktur wird es dem fünf-achsigen Roboter ermöglicht, beliebige Trajektorien im dreidimensionalen Raum mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Beschleunigungen abzufahren. Dabei werden die Eigenschaften kubischer Splines genutzt, um aus dem vorgegebenen Positionierverlauf des Roboters umsetzbare Geschwindigkeits- und Beschleunigungsprofile zu generieren. In zahlreichen praktischen Tests hat sich gezeigt, dass die Lageregelungen ihren Sollwert mit einem kleinen Schleppfehler gut folgen können, jedoch mit der verwendeten Software nicht in jedem Fall ein glatter Positionierverlauf umgesetzt werden kann. Ein Vorschlag zur Verbesserung des Positionierverhaltens wird aus dem Fazit heraus getroffen. Darüber hinaus finden alle im Arbeitsraum vorhandenen Hindernisse in der Programmierung Berücksichtigung, indem ausgehend von der Modellierung des Konfigurationsraumes das Potentialverfahren zur Kollisionsvermeidung angewandt wird.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/857616919wozni.txt
Darnieder, Maximilian;
Artificial tactile sensors for surface texture detection - finite element models and numerical treatment - 120 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Das Vorbild für taktile Sensorkonzepte auf Basis von Balkenstrukturen sind die im Tierreich weit verbreiteten Tasthaare oder Vibrissen. Die nachgewiesene Leistungsfähigkeit des Sensorkonzeptes ist beeindruckend, jedoch lässt die bisherige technische Umsetzung auf Grund der Komplexität und des unvollkommenen Verständnisses noch viele Fragen offen. Dies gilt insbesondere für eine kürzlich entdeckte Funktionalität des Sensors, die sich auf die Unterscheidung verschiedener Oberflächen bezieht. Der Großteil der vorhandenen Veröffentlichungen basiert auf einer empirischen Vorgehensweise, bei der nichtlineare mechanische Aspekte und tribologische Gesichtspunkte oft nur unzureichend in Betracht gezogen werden. An dieser Stelle setzt die aktuelle Arbeit an, die auf einem nichtlinearen mechanischen Modell des Sensorsystems in Verbindung mit Coulomb'scher Reibung basiert. In drei Modellierungsstufen wird, beginnend mit einem punktuelle Kontakt, zunächst die Kontaktformulierung verfeinert und darauffolgend dynamische Effekte in die Berechnung einbezogen. Für die Berechnung wird auf die Finite-Elemente-Methode in ANSYS zurückgegriffen. Die Eigenschaften des biologischen Sensorsystems, wie elastische Lagerung, Konizität und Vorkrümmung, werden modelliert und deren Effekt mit der angestrebten Sensorfunktion in Beziehung gesetzt. Besondere Beachtung findet die Bestimmung der Grenzen des Arbeitsbereiches des Sensors, die auch in einem parallel durchgeführten Experiment beobachtet werden können. Das untersuchte komplexe statische Verhalten des Sensors wird durch eine erste, beispielhafte dynamische Berechnung des Sensors ergänzt, durch die, in Gegenüberstellung mit dem Experiment, eine konkrete Messstrategie für das Sensorkonzept erarbeitet wird.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/857438239darni.txt
Scharff, Moritz;
Artificial tactile sensors for surface texture detection - analytical and numerical investigations - 100 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Natürliche Vibrissen, z.B. von Ratten und Mäusen, erfüllen eine Reihe von Funktionen. So kann neben dem Abstand zu einen fremden Objekt und dessen Kontur auch die Oberflächenbeschaffenheit untersucht werden. Ausgehend vom natürlichen Vorbild soll der Prozess Oberflächenuntersuchung für eine technische Anwendung adaptiert werden. Ein erster theoretischer Ansatz wurde von der Gruppe um Steigenberger und Behn formuliert. In diesem wird die Vibrisse durch einen Euler-Bernoulli-Balken und der Vibrissen-Oberflächenkontakt mittels des Coulomb'schen Reibgesetztes modelliert. Im Zuge des Kontaktes mit der Oberfläche wird die Vibrisse verformt. Beim Einleiten einer linearen Bewegung des Fußpunktes der Vibrisse, so dass die Vibrisenspitze geschoben wird, haftet selbige anfangs an der Oberfläche. Die Reibungskraft verhindert eine Bewegung der Vibrissenspitze bis der entsprechende statische Reibkoeffizient überschritten ist. Durch das Anhaften der Vibrissenspitze wird die Vibrisse verformt. Die Bewegung des Fußpunktes geht einher mit einer Änderung der wirkenden Kräfte und der Momente. Aus diesen Änderungen soll der vorhandene statische Reibkoeffizient bestimmt werden. Die Einflüsse einer elastischen Lagerung, eines konischen Balkens, eines vorgekrümmten Balkens und einer geneigten Kontaktebene auf die wirkenden Kräfte und das Moment werden anhand von Parameterstudien analysiert. Aus den Untersuchungen zur elastischen Lagerung, dem vorgekrümmten Balken und der geneigten Kontaktebene können Rückschlüsse auf die Effekte für einen realen taktilen Sensor gezogen werden. Die Ergebnisse für den konischen Balken sind nur von theoretischer Relevanz. In einem nächsten Schritt werden die Ergebnisse eines quasi-statischen Modells experimentell ermittelten Daten gegenübergestellt. Die lineare Bewegung wird durch das schrittweises Weitersetzen der Sensoraufnahme realisiert. Mittels Bildverarbeitung werden alle Verformungszustände des Sensors ausgewertet. Diese Daten werden mit den Ergebnissen der Simulation verglichen. Die Grundidee des Messprinzip kann erfolgreich angewendet werden.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/85735678Xschar.txt
Roeder, Richard;
Entwicklung, Bau und Test eines Antriebs für eine Tensegrity-Struktur - 46 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Für einen existierenden Greifer, basierend auf einer Tensegrity Struktur, ist ein elektrischer Antrieb zu entwickeln. Die beiden charakteristischen Gleichgewichtslagen und die grundlegenden Eigenschaften der Struktur müssen auch mit dem Antrieb erhalten bleiben. Vorbereitend auf die Entwicklung eines miniaturisierten Greifersystems wurden verschiedene Fertigungsverfahren untersucht und bewertet. Zwei Funktionsmuster mit unterschiedlichen Antrieben wurden entwickelt und getestet. Je ein System mit translatorischem und rotatorischem Antrieb. Beide Prototypen bestehen aus Aluminiumstäben, die durch 3D-gedruckte Kunststoffteile verbunden sind. Zusätzlich wurde ein verkleinerter Greifer entworfen, um die Eigenschaften von Silikonfedern in Tensegrity Strukturen zu testen.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/857193163roede.txt
Yang, Yan;
Fallstudien zur Auswertung von nichtlinearen erzwungenen und erregten Schwingungsvorgängen - 83 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Diese Bachelorarbeit beschäftigt sich mit der grundlegenden Untersuchung von erzwungenen, parametererregten und selbsterregten Schwingungen. Die Schwingungsanalyse der (linearen) Systeme mit unterschiedlichem Freiheitsgrad wird dadurch realisiert, dass ein Beispielmodell mechanischer Schwingungssysteme zuerst vorgestellt und dessen Charakteristik dann mit mathematischer Beschreibung - Bewegungsdifferenzialgleichung - analysiert wird. Die Ergebnisse werden mithilfe der Softwarepakete Maple oder MATLAB numerisch simuliert. Als Grundlagen werden zunächst die erzwungenen Schwingungen von linearen Systemen mit einem Freiheitsgrad durch harmonische Erregungen diskutiert, deren Beispiele in direkte und indirekte Erregungen unterteilt sind. Danach werden die Schwingungsantworten eines Feder-Masse-Dämpfer-Systems, das durch Testerregungen (z.B. Sprung- und Stoßfunktionen) angeregt wird, analysiert. Im Anschluss wird die Untersuchung eines Zweimassensystems durch direkte und indirekte harmonische Erregungen durchgeführt, um gewonnene Erkenntnisse aus den Fällen mit Freiheitsgrad 1 zu übertragen. Danach werden die Schwingungen von Einmassen- und Zweimassensystemen durch T-periodische Erregungen mithilfe der Fourier-Reihen-Analyse diskutiert. Den Abschluss bilden die Untersuchungen von parameter- und selbsterregten Schwingungen durch typische Beispiele, wie ein Fadenpendel mit periodisch bewegtem Aufhängepunkt oder mit veränderlicher Pendellänge für parametererregte Schwingungen. Selbsterregte Schwingungen werden durch die Beispiele Reibschwingung und Rattern von Werkzeugmaschinen demonstriert.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/856958530yang.txt
Perez Tineo, Cesar Augusto;
Theoretische und numerische Untersuchungen der parametrischen Resonanz mechanischer Vibrissen - 96 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Tasthaare von Säugetieren werden als Vibrissen oder Schnurrhaare bezeichnet. Sie dienen der Erkundung der Umgebung und befinden sich an verschiedenen Stellen des Tierkörpers. Mystaziale Vibrissen sind im Bereich der Schnauze zu finden. Karpale Vibrissen befinden sich an der Unterseite der Vordergliedmaßen von Säugetieren. Das Vibrissenhaar hat eine konische Form und wächst aus einem speziellen, stark innervierten Haarfollikel, der in einem Blutsinus eingegliedert ist. Da das Haar selbst keine Rezeptoren hat, kann es als ein Übertragungssystem für Kräfte und Momente zum Rezeptorsystem im Follikel betrachtet werden. Kräfte und Momente entstehen aus dem Kontakt des Haars zu einem Objekt. - In der vorliegenden Masterarbeit wird die Schwingung der Vibrisse während eines natürlichen Erkundungsprozesses aus dem Blickwinkel der Mechanik untersucht. Das Phänomen der parametrischen Resonanz der Vibrisse wird analytisch und numerisch betrachtet. Im ersten Teil der Arbeit werden zwei Modelle eines elastischen Balkens aus der Literatur verwendet. Das erste Modell besteht aus einem geraden Balken mit einer kreisrunden Querschnittsfläche mit linear abnehmenden Radius. Im zweiten Modell wird die natürliche Krümmung der Vibrisse in Form eines zylindrischen Balkens mit kreisbogenförmiger Stabachse berücksichtigt. Unter Verwendung der Euler-Bernoulli-Balkentheorie und asymptotischen Methoden der Mechanik werden kleine transversale Schwingungen des Balkens analysiert. Sie werden am Stabende durch eine periodische, der Verformung folgenden Kraft ausgelöst. - Im zweiten Teil der Arbeit folgt die numerische Analyse des Problems mit Hilfe der Finiten Elemente Methode. Verwendet wird das Programmpaket ANSYS 16.2. Für jedes Modell wird die dynamische Antwort der parametrischen Erregung für verschiedene Frequenzwerte simuliert. - Es wird analytisch und numerisch gezeigt, dass für spezifische Wertebereiche der Erregungsfrequenz das Phänomen der parametrischen Resonanz des Balkens entsteht. Das heißt, die Schwingungsamplitude des Balkens wächst über die Zeit exponentiell an, wenn es mit einer Frequenz aus dem Bereich der parametrischen Resonanz erregt wird. Dieser Bereich ist abhängig von geometrischen Parametern, Materialeigenschaften und von der Amplitude der periodischen Erregung.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/856634018perez.txt
Flores Alvarez, Pedro Alonso;
Modelling, simulation and experimental verification of a wheeled locomotion system based on omnidirectional wheels - 73 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Die folgende Arbeit konzentriert sich auf die kinematische und dynamische Studie eines vierrädrigen Roboter, der mit Mecanum Rädern ausgestattet ist. Das Hauptziel der Arbeit ist, ein mathematisches Modell zu erhalten, aus denen sowohl die Kinematik und Kinetik des Roboters analysiert werden kann. Darüber hinaus stellt die Studie eine Methodik der Drehmomente (und nachfolgende zugehörige Spannungen) von jedem der Motoren auf den Roboter für eine bestimmte Flugbahn bereitgestellt zu optimieren. Ein System, in dem ein nicht-angetriebenen Anhänger von dem Roboter gezogen wird auch bei einer kinematischen Ebene analysiert. In dieser Stufe werden vier verschiedene Fälle betrachtet. Die Konstruktion des Anhängers ist auch auf dieser Arbeit beschrieben. Im ersten Kapitel, das weltweit Stand der Technik bei der Analyse und Kontrolle der omnidirektionalen Roboter (mit Schwerpunkt auf Roboter mit Mecanum Räder) wird vorgestellt. Im zweiten Kapitel werden die physikalischen Überlegungen für die allgemeine Bewegung des Roboters werden analysiert, um die kinematische Bedingungen des Bewegungsapparates abzuleiten. Die Differentialgleichung der Bewegung wird dann Lagrange-Gleichungen mit Multiplikatoren abgeleitet wird. In diesem Kapitel werden auch die kinematische Analyse für einen Roboter-Anhänger-System. Das dritte Kapitel beschreibt den allgemeinen Prozess von der Konstruktion des Anhängers, auch die abgelehnten Ideen für den Bau. Das vierte Kapitel konzentriert sich auf die endgültigen Ergebnisse des Designprozesses zu überprüfen, sowie Tests, die Mobilität des Systems zu überprüfen. Schlussfolgerungen und zukünftige Arbeit auf dem letzten Teil des Dokuments analysiert, sowie die Referenzen und der Danksagung an alle Leute in das Projekt involviert.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/856294748flore.txt
Chavez Vega, Jhohan Harvey;
Investigations on electrical conducting magnetic hybrid materials for sensor and actuator systems - 78 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Wissenschaftler und Ingenieure sind motiviert, neue Elemente und Materialien zu untersuchen und zu verstehen. Materialien mit neuen Eigenschaften wecken besonderes Interesse der Forschung und daraus entstehen zumeist auch innovative Anwendungsmöglichkeiten. Einer dieser modernen Stoffe sind Ferrofluide. Diese weisen ein spezielles, smartes Verhalten unter dem Einfluss von magnetischen Feldern auf. Daraus ergeben sich zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten wie beispielsweise für Stoßdämpfer bei Automobilen sowie unter anderem für die Messung der Viskosität von Flüssigkeiten. Magneto-sensitive Elastomere (MSE) sind Materialien, die ähnliche Eigenschaften wie Ferrofluide aufweisen. Der wesentliche Unterschied liegt in dem festen Zustand des Materials, unabhängig von der An- oder Abwesenheit eines magnetischen Feldes. MSE weisen eine Polymer-Matrix auf, die magnetische Partikel enthält. Diese ermöglicht dem Material intelligentes Verhalten bei magnetischen Feldern. Im vorliegenden Projekt waren die magnetischen Partikel Eisenpulver und einige Mengen Graphit, die hinzugefügt wurden, um elektrische Leitfähigkeit zu ermöglichen. Mehrere Proben magneto-sensitiver Elastomere wurden auf ihre elektrischen und mechanischen Eigenschaften hin bei Einfluss eines magnetischen Feldes untersucht. Das magnetische Feld wurde mit Hilfe von Permanentmagneten induziert und durch die variierendere Position der Magnete mit einem motorisierten Positionierungssystem verändert. Die aus den Ergebnissen gewonnenen Schlussfolgerungen können im Design und Bau von Sensoren und Stellteilen Anwendung finden.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/855364017chave.txt
Otterbach, Jan Marc;
Entwicklung von kaskadierten Lokomotionssystemen und Implementierung von Reglungsalgorithmen - 139 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Ausgangspunkt der vorliegenden Arbeit ist eine Testumgebung zur experimentellen Untersuchung der Bewegung kaskadierter, wurmartiger Lokomotionssysteme. Diese Systeme bestehen aus N Segmenten, die durch N - 1 Antriebe relativ zueinander verschoben werden. Durch die synchronisierte Ansteuerung der Antriebe können verschiedene Bewegungsmuster des Systems realisiert werden. Ziel dieser Arbeit ist es einen Algorithmus zur Realisierung einer konstanten Geschwindigkeit des Kopfsegments auf dem bestehenden Roboterprototyp zu implementieren und experimentell zu testen. Dabei bildet die Neuprogrammierung einer verbesserten, lizenzunabhängigen Bedienoberfläche zur Ansteuerung der Testumgebung und der effizienten Auswertung von Messdaten einen zentralen Punkt. Mit den aus der Analyse der vorhandenen Testumgebung gewonnenen Erkenntnissen werden im ersten Teil dieser Arbeit konkrete Verbesserungsvorschläge formuliert. Nach der Einführung in die kinematische Theorie zur Berechnung von Bewegungsmustern erfolgt die mathematische Formulierung des Algorithmus zur Realisierung einer konstanten Kopfgeschwindigkeit und dessen Überprüfung in einer Computersimulation. Darüber hinaus wird für die verbesserte Ansteuerung ein serielles Kommunikationsprotokoll für den Austausch von Daten entwickelt und die bestehende, auf dem Roboterprototypen implementierte, Software verbessert und um zusätzliche Algorithmen erweitert. Die Ergebnisse der experimentellen Untersuchung des implementierten Algorithmus werden diskutiert und mit den numerischen Ergebnissen der Simulation verglichen. Abschließend sind aus den gewonnenen Erkenntnissen Optimierungsmöglichkeiten für den vorhandenen Roboterprototypen aufzeigen.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/848028171otter.txt
Tuchscherer, Matthias;
Analyse von Regelstrategien für Roboterstrukturen mit muskelähnlichen Antrieben und numerische Simulationen - 67 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

In der vorliegenden Bachelorarbeit sind Aktoren mit muskelähnlichen Eigenschaften im Vordergrund. Es wird der Frage aus der Steuerungstechnik nachgegangen, unter welchen Bedingungen eine Intensitätensteuerung für ein antagonistisches Muskelpaar zur Stabilisierung von Gleichgewichtslagen oder Verfolgung von Bahnkurven eingesetzt werden kann. Dabei ist es das Ziel zu klären, inwiefern sich verschiedene Ansätze für die Intensitäten, zum Beispiel unterschiedlich starke Aktoren und neue Regelstrategien theoretisch umsetzen lassen. Zu Beginn der Arbeit wird daher ein Einblick in den Stand der Technik aktueller technischer Muskel-Modelle und deren Einsatz bei bisherigen Prototypen gegeben. Darauf aufbauend werden analytische Muskel-Modelle vorgestellt, die sich leicht numerisch implementieren lassen, um oben angesprochene Simulationen durchzuführen. Anschließend werden numerische Simulationen von Roboterstrukturen mit dem Freiheitsgrad n=1 und n=2 ausgeführt, um Rückschlüsse auf die Steuerung im Grenzverhalten zu erhalten. Ebenso werden die Intensitäten und deren Differenz analysiert, die für die Entwicklung einer Steuerung mit adaptiven und einschränkenden Eigenschaften notwendig sind. Im Ergebnis der Arbeit zeigt sich, dass der Betrieb von Aktoren mit unterschiedlichen Stärken sowohl bei wechselnder, als auch bei paralleler Aktivität eine Steuerungsmöglichkeit ist. Eine weitere Erkenntnis ist, dass eine kombinierte Steuerung aus einem adaptiven und beschränkten Regler ebenfalls eine Variante ist, die sich von vornherein im vorgegebenen Steuerbereich befindet. Die Vorteile dieser gegenüber einer beschränkten Steuerung ist eine bessere Positionierung in relativ kurzer Zeit. Die klassische und die adaptive Steuerung kommen für eine Anwendung auf Intensitäten basierende Steuerung nicht in Frage, da diese keine Grenzen für ihr Steuerergebnis von Anfang an besitzen und somit den Steuerbereich verlassen könnten.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/847197999tuchs.txt
Haffner, Lukas;
Entwicklung und Simulation des dynamischen Verhaltens einer Kameraaufhängung an einem Tragschrauber - 59 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Zur Aufnahme von Bildern und Videoaufnahmen aus der Luft sind Hubschrauber ein häufig gewähltes Trägermedium der Kameraeinheit. Für einfache Aufgaben mit kurzer Dauer und kleiner Reichweite werden sie inzwischen häufig durch Drohnen ersetzt. Die zwei Personen tragende, ultraleichte Fluggeräteart der Tragschrauber bietet aufgrund ihrer geringen Betriebskosten, den guten Flugeigenschaften und der großen Reichweite viele Vorteile und besetzt daher eine Marktlücke, wenn es um Luftbildaufnahmen geht. Bei der Verwendung von Kamerasystemen an Fluggeräten ist der Wunsch ein ruhiges Bild zu erhalten, so dass die Kamera durch einen aktiven Bewegungsmechanismus immer in der gleichen Ausrichtung verbleiben soll. Diese Arbeit behandelt daher die Auswahl geeigneter Mechanismen für die Aufgabe und die anschließende Simulation selbiger Kinematiken mittels der Software alaska. Ziel ist die Untersuchung der Funktion und Dynamik bei Verwendung am Tragschrauber. Die Arbeit schließt mit einer groben Dimensionierung von Bauteilen der untersuchten Systeme ab.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/847086615haffn.txt
Biniszewski, Dominik;
Untersuchungen von Einflussfaktoren unter Einsatz einer materialspezifischen Sensitivitätsanalyse bei der FE-basierten Prozesssimulation von gewebeverstärkten Thermoplasten - 116 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

In dieser Masterarbeit wird ein neu entwickeltes Materialmodell untersucht, welches speziell für die Simulation des Umformprozesses von endlosfaserverstärkten Thermoplasten konzipiert ist. Das Ziel besteht in der Analyse dieses Materialmodells unter Einsatz einer materialspezifischen Sensitivitätsanalyse. Für ein besseres Modellverständnis sind anfangs die Eingangsgrößen des Materialmodells identifiziert und anhand der Bestandteile eines gewebeverstärkten Thermoplasts klassifiziert. Diese Eingangsgrößen wurden parametrisiert und deren Einfluss auf die Hauptbelastungszustände mittels einer Sensitivitätsanalyse ermittelt. Anschließend erfolgte eine Anpassung der Materialparameter über eine Reverse-Engineering-Anwendung, so dass das Materialverhalten in der Simulation dem der Realität bestmöglich entspricht. Das dadurch kalibrierte Materialmodell diente als Grundlage für die anschließende Erstellung einer FE-basierten Verarbeitungsprozesssimulation für ein konkretes Bauteil. Anhand dieser wurden die Einflüsse numerischer, material- und prozessspezifischer Modifikationen auf das Simulationsergebnis untersucht. Abschließend wurden die Simulationsergebnisse anhand eines Referenzmodells validiert und künftige Entwicklungsrichtungen und -aufgaben aufgezeigt.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/84544767Xbinis.txt
Bemmerl, Patric;
Modellbasierte Systementwicklung eines Torsionsdämpfers und 2-Gang Starters mit der Simulationssoftware DyfaSim und deren Wechselwirkung anhand des Motorstarts - 134 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Thema der Bachelorarbeit ist die modellbasierte Systementwicklung eines Torsionsdämpfers und eines 2-Gang Starters um das Motorstartverhalten zu verbessern. Während des Motorstarts entstehen unter anderem ausgehend von der Verbrennungskraftmaschine Schwingungen, welche sich in der Fahrerkabine als Vibrationen spürbar machen. Wieso hilft eine Verbesserung beider Komponenten beim Starten einer Verbrennungskraftmaschine? Die Auslegung des 2-Gang Starters realisiert eine höhere Start-Drehzahl des Verbrennungsmotors als der konventionelle Ritzelstarter. Dadurch verringert sich die Zündphase, bei der die Resonanz zu spüren ist. Zudem verringern sich die Ausschläge der Schwingungen. Das alles generiert ein vibrationsärmeren Motorstart. Außerdem wird in der Systementwicklung die Optimierung des Zweimassenschwungrads betrachtet. Das ZMS sitzt im Antriebsstrang zwischen Motor und Kupplung und reduziert durch sein Federdämpfungssystem die entstehenden Schwingungen in der Verbrennungskraftmaschine. Dadurch, dass durch den 2-Gang Starter höhere Start-Drehzahlen erreicht werden können, können die einzelnen Parameter wie Bogenfedersteifigkeit, Massenträgheitsmomente der Schwungräder und Schmierungen im Federkanal diesen neuen Bedingungen angepasst und optimiert werden. Durch beide Verbesserungen werden Vibrationen in der Fahrerkabine stark reduziert und der Fahrkomfort während des Motorstarts wesentlich gesteigert.



Larbig, Julian;
Einfluss des Herstellungsprozesses auf die Unwucht von Kupplungslamellenträgern - 105 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2015

Der Trend der Automobilindustrie führt derzeitig zum Downsizing der Antriebsaggregate und immer mehr Gewichtseinsparungen am Fahrzeug, um zukünftig geltenden Anforderungen gerecht zu werden. Durch die Reduzierung des Hubraumes, werden besonders im Sportwagenbereich immer höhere Drehzahlen benötigt, um den Leistungsanforderungen gerecht zu werden. Unter diesen Aspekten gewinnen Schwingungseffekte, insbesondere im Antriebsstrang, immer mehr an Bedeutung, da weniger Masse und geringere Trägheiten mit höherer Schwingungsanfälligkeit einhergehen. Der Fokus dieser Arbeit liegt auf der Untersuchung von fertigungsinduzierten Unwuchten bei der Herstellung von Kupplungslamellenträgern für Doppelkupplungen, wie sie in Klein- bis Oberklassewagen, aber auch im Bereich der Sport- und Supersportwagen vermehrt zu finden sind. Ziel war es, den Herstellprozess dieser rotationssymmetrischen Bauteile genau zu analysieren und Ansatzpunkte zur Minimierung von Unwuchten im Verlauf der Fertigung zu finden. Zu diesem Zweck wurden nach den einzelnen Prozessschritten Messungen hinsichtlich eingebrachter Unwuchten und möglicher Geometrieabweichungen durchgeführt. Anhand der sich ergebenden Menge an Messdaten wurde eine Korrelationsanalyse realisiert, um mögliche Interdependenzen zwischen einer Unwucht und geometrischen Abweichungen aufzudecken. Im Verlauf der Untersuchungen, konnte ein erheblicher Einfluss der beim Umformprozess zwangsläufig eingebrachten Eigenspannungen im Material des Lamellenträgers und sich daraus ergebenden ungewollten Verformungen bei nachfolgenden Fertigungsschritten konstatiert werden. Diese Erkenntnis wurde im Zuge der Konzeption von Optimierungsvorschlägen aufgegriffen. Mittels Versuchsreihen konnte ein deutliches Verbesserungspotential festgestellt werden. Am Ende der vorliegenden Abschlussarbeit werden relevante Ergebnisse reflektiert und Schlussfolgerungen gezogen sowie weitere Ansatzpunkte zum Umgang mit fertigungsbedingten Unwuchten in Blechumformteilen aufgeführt.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/846475316larbi.txt
Merker, Lukas;
Simulation des dynamischen Verhaltens von Laborzentrifugen mit Unwuchtkompensation - 70 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Untersuchung des dynamischen Verhaltens einer Laborzentrifuge. Dazu werden auf der Grundlage einer ausführlichen Analyse der Zentrifuge mechanische Modelle entwickelt, welche das charakteristische Verhalten typischer Rotorsysteme wiederspiegeln. Es werden Abschätzungen bzgl. der mechanisch relevanten Systemparameter, wie z.B. der Wälzlagersteifigkeit gemacht, um die Modelle mithilfe quantitativ, realistischer Parameter zu vervollständigen. Anhand der Modelle wird das dynamische Zentrifugenverhalten mittels eines Mehrkörpersimulationsprogramms systematisch untersucht. Aus der mechanisch zweckmäßigen Forderung einer rotationssymmetrischen Masseverteilung des Zentrifugenrotors ergeben sich Einschränkungen für die Beladung der Zentrifuge. In der Praxis kann man einer gleichmäßigen Beladung nicht immer gerecht werden. Eine große Herausforderung besteht daher in der Verringerung der infolge einer Unwuchterregung auftretenden Schwingungen und dynamischen Kräfte. Die Verbesserung des dynamischen Verhaltens der Zentrifuge ermöglicht eine Erhöhung der Lebensdauer mechanisch beanspruchter Bauteile (insbesondere der Wälzlager) sowie eine Minimierung der Vibrationen und Störgeräusche während des Zentrifugenbetriebes. Es werden verschiedene konstruktive Optimierungsmöglichkeiten entwickelt und miteinander verglichen, der Einfluss wichtiger mechanischer Einflussparameter untersucht und daraus konkrete Vorschläge zur Verbesserung der Zentrifugendynamik abgeleitet. Anschließend werden Möglichkeiten der Unwuchtkompensation aufgezeigt und deren Wirksamkeit in der Simulation bestätigt. Die gewonnen Erkenntnisse bzgl. einer geeigneten Wahl mechanisch relevanter Systemparameter können in einem nächsten Schritt anhand von Messungen auf deren Gültigkeit überprüft werden.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/838247601merke.txt
Credo, Tanj;
Untersuchung des dynamischen Verhaltens biologisch-inspirierter Reizaufnehmer unter Randdämpfung in der taktilen Sensorik - 128 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Tasthaare treten unter anderem in der Schnauzenregion von Nagern auf. Sie bestehen aus einem Follikel-Sinus-Komplex mit intrinsischer Muskulatur und der Vibrisse. Die Vibrisse ist der sichtbare Teil des Tasthaares. Als Nahsinnorgan dienen sie zur Orientierung im Raum und zur Erkennung von Objekten. Ziel ist es, die Objektabstandsdetektion mit biologisch nahen Modellen zu realisieren, um die Ergebnisse in die Entwicklung von taktilen Sensoren einfließen zu lassen. Die vorliegende Arbeit handelt von der Entwicklung und der detaillierten Analyse neuer Vibrissenlagerungen. Vibrissen werden als Biegebalken modelliert. Zu Beginn wird ein Einblick in die Biegeschwingungstheorie von Euler-Bernoulli-Balken mit kleinen Auslenkungen gegeben. Der mathematische Formalismus zur Bestimmung der Eigenwerte und zugehörigen Eigenkreisfrequenzen wird an drei einführenden Beispielen erläutert. Im Folgenden wird der Stand der Technik analysiert. Hierbei stehen die Biologie eines Tasthaares und seine aktuellen bionischen Modelle im Fokus. Die entwickelten Modelle beziehen sich auf die linksseitige Lagerung eines Biegebalkens. Es wird zunächst von einem fest und rotationsviskoelastisch gelagerten Balken ausgegangen. Durch diese Lagerung wird die Bewegung des Follikel-Sinus-Komplex modelliert. Als Erweiterung dieses Modells wird dann das Festlager durch eine Translationsviskoelastizität ersetzt. Die Translationsviskoelastizität modelliert die Elastizität der Haut und der intrinsischen Muskulatur. Die Analyse der entwickelten Modelle erfolgt zunächst analytisch, wobei von einem konstanten Querschnitt ausgegangen wird. Um die Ergebnisse und das aufgetretene atypische Verhalten der analytischen Berechnung des Eigenkreisfrequenzspektrums zu verifizieren bzw. zu falsifizieren, werden die Modelle im Anschluss mit Hilfe der Mehrkörperapproximationsmethode untersucht. Bis zu diesem Zeitpunkt wird von einer zylindrischen Vibrisse ausgegangen. Biologische Vibrisse besitzen einen konischen Längsschnitt. Dieser wird mit Hilfe einer linearen bzw. einer exponentiellen Funktion für die technische Vibrisse nachgebildet. Die Analyse der Eigenkreisfrequenzspektren erfolgt mit Hilfe der Mehrkörperapproximationsmethode. In den bisherigen Analysen besitzen alle Modelle ein freies rechtes Ende. Daher wird zum Schluss die Objektabstandsmessung betrachtet. Hierbei wird die jeweils rechte Seite der Modelle auf einem, entlang der Balkenachse verschiebbaren Festlager für starre Objekte bzw. einer, entlang der Balkenachse verschiebbaren Translationsviskoelastizität für elastische Objekte gelagert. Die Abhängigkeit des Frequenzspektrums von den Kontaktparametern wird analysiert und diskutiert.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/837156424credo.txt
Ackermann, Lisa;
Parameteranalysen beim statischen und dynamischen Biegeverhalten von vorgekrümmten, konischen Reizaufnehmern in der taktilen Sensorik - 243 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Viele bekannte Tierarten besitzen einen erweiterten Tastsinn über sogenannte Vibrissen. Diese modifizierten Körperhaare sitzen vorwiegend im Schnauzenbereich des Tieres und liefern ihm durch eine Verformung an Objekten und Hindernissen zusätzliche Informationen über die Umgebung. Forschungen im Bereich der Sensor- und Aktorbionik haben sich das Ziel gesetzt, Vorteile und relevante Eigenschaften der natürlichen Vibrisse für technische Innovationen zu nutzen. Hierfür ist unter anderem eine genaue Kenntnis über das Biegeverhalten der Vibrisse notwendig. Diese Arbeit leistet einen Beitrag zur Analyse des statischen und dynamischen Biegeverhaltens von technischen Vibrissen, insbesondere im Hinblick auf deren natürliche konische Form. Ausgehend von den allgemeinen Grundlagen der entsprechenden Biegetheorien wird das Modell einer einseitig eingespannten, zylindrischen Vibrisse auf verschiedene konische Vibrissen erweitert. Hierbei findet sowohl eine lineare als auch exponentielle Durchmesseränderung Berücksichtigung. Des Weiteren werden entsprechend des natürlichen Vorbilds neben vollen auch hohle Profile betrachtet. Letztere werden dabei durch eine innere und äußere Durchmesseränderung beschrieben und ermöglichen damit zusätzliche Geometrievariationen. Anhand der gefundenen Geometrien erfolgt die Herleitung der entsprechenden Verformungsdifferentialgleichungssysteme. Das statische und dynamische Biegeverhalten wird in Abhängigkeit von verschiedenen geometrischen Parametern untersucht und verglichen. Die Ergebnisse der Simulationen zeigen, dass die Konizität der Vibrisse hierbei im Vergleich zu einer zylindrischen Vibrisse einen großen Einfluss auf das Biegeverhalten besitzt. Gemäß der biologischen Struktur einer Vibrisse, welche aus drei Schichten mit unterschiedlichen Eigenschaften besteht, wird das Modell im Anschluss auf ein Mehrschichtsystem erweitert und der Einfluss verschiedener Elastizitätsmodule der Schichten analysiert. Ein bestehendes Modell zur Simulation der Objektabtastung durch eine Vibrisse wird bezüglich der konischen Vibrissenform erweitert. Dabei werden die entsprechenden Observablen, das heißt, die Lagerreaktionen, die während der Objektabtastung an der Einspannung der Vibrisse entstehen und in einem Experiment gemessen werden können, sowie der Fehler innerhalb der Profilrekonstruktion berechnet. Diesbezüglich erfolgt eine Analyse des Einflusses der Konzität auf die Lagerreaktionen und das Fehlerverhalten. Während die konische Form der Vibrisse in den Simulationen einen großen Einfluss auf die generierten Observablen besitzt, so wird der Rekonstruktionsfehler durch eine veränderte Geometrie kaum beeinflusst. Ausgehend von den gefundenen Zusammenhängen zum Biegeverhalten konischer Vibrissen werden die Vor- und Nachteile der vorgestellten Geometrieformen diskutiert. Eine erste Beispielrechnung bringt zusätzlich die natürliche Vorkrümmung einer Vibrisse mit der konischen Geometrie in Verbindung.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/837151309acker.txt
Krone, Karl-Heinz Herbert;
Modellbildung und Schwingungsanalysen von mechanischen Bewegungssystemen inspiriert durch ein Vibrissenfeld - 143 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Vibrissen sind die taktilen Sensoren für Ratten und andere Säugetiere zur Erkennung von Objekten und Erkundung der Umgebung. Sie sind unter der Haut in einem Follikel-Sinus-Komplex gelagert, der einer viskoelastischen Lagerung gleicht. Bei Ratten gibt es im Bereich der Schnauzenregion eine Ansammlung von Vibrissen, die durch die dort vorkommende Muskulatur über ihre Follikel-Sinus-Komplexe miteinander gekoppelt sind. In bisherigen Arbeiten wurden häufig Modelle einzelner Vibrissen betrachtet und analysiert, jedoch gibt es nur wenige Arbeiten über die Kopplung von Vibrissen bzw. den Vibrissenfeldern. Die bisherigen biologischen Modelle von Vibrissenfeldern sind sehr detailliert und daher für Mechanik und Bionik ungeeignet. Deshalb werden in dieser Arbeit Vibrissenfelder in geeigneten Abstraktionsstufen entwickelt, mathematisch beschrieben und analysiert. Dazu werden neue Modelle für Einzelvibrissen mit Follikel-Sinus-Komplex benötigt. Ein erstes Modell besteht aus einem, über eine Feder indirekt erregtem Loslager und einer Vibrisse, die auf diesem Loslager drehbar gelagert ist. Ein weiteres Modell ist eine Vibrisse, die in einer Vibrissendose gelagert ist. Die Vibrissendose ist dabei ebenfalls drehbar gelagert und wird indirekt über eine Feder erregt. Danach werden durch Kombination der Modelle der Einzelvibrissen Modelle zu Vibrissenfeldern entwickelt und analysiert. Dazu werden zunächst zwei Loslager miteinander über Translationselastizität gekoppelt und die darauf gelagerten Vibrissen mittels einer Torsionselastizität ebenfalls direkt miteinander gekoppelt. Ein weiteres Modell besteht aus einem Vibrissenfeld aus zwei in Vibrissendosen gelagerten Vibrissen. Die Vibrissendosen sind ebenfalls mit einer Translationselastizität gekoppelt und die Vibrissen mit einer Torsionselastizität. Damit lässt sich die Bewegung des Vibrissenfelds dem natürlichen Vorbild annähern. Die Analyse der entwickelten Modelle besteht aus der Untersuchung der Systemverhalten bei indirekter Erregung über eine Feder. Durch Einführung eines Regelmoments werden die Vibrissen in eine vorgegebene Bewegung versetzt und dann das Verhalten in verschiedenen Bewegungsmodi und beim Einwirken von Kräften untersucht. Das Regelmoment simuliert dabei, wie die Follikel-Sinus-Komplexe die Vibrissenbewegungen beeinflussen können, während sie durch die Muskulatur erregt werden. Durch die Analyse der Modelle konnte festgestellt werden, dass sich das Vibrissenfeldmodell mit indirekter und direkter Kopplung der Vibrissen zur Nachbildung des biologischen Vorbilds eignet.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/837148820krone.txt
Wilke, Steven;
Simulation der Dynamik unwuchtiger mehrteiliger Rotoren im Antriebsstrang - 127 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Die vorliegende Masterarbeit befasst sich mit dem Auswuchtvorgang von mehrteiligen Gelenkwellen. Nach einem Überblick über den aktuellen Stand der Technik folgen Betrachtungen der theoretischen Grundlagen zum Verständnis des Themenkomplexes des Auswuchtens. Da eine unwuchtbehaftete Gelenkwelle negative Auswirkungen auf den Fahrkomfort und die Lebensdauer benachbarter Baugruppen haben kann, ist der Auswuchtvorgang von entscheidender Bedeutung. Hierbei ist die zu erreichende Wuchtgüte von den verwendeten Gelenken abhängig. Zur Beurteilung des Auswuchtvorganges wird ein Simulationsmodell der Gelenkwelle mit dem MKS - Programm alaska erstellt und der Einfluss konstruktiver Parameter auf das dynamische Verhalten untersucht. Durch das Auftreten von Axialspiel eines Kreuzgelenks bzw. Radialspiel im Längenausgleich wird eine Unwucht der Gelenkwelle simuliert und jene Auswirkungen auf die Wuchtgüte in den Ausgleichsebenen untersucht. Neben der Variation jener Parameter erfolgt die Betrachtung des Einflusses der Lagersteifigkeit des Zwischenlagers einer zweiteiligen Gelenkwelle auf den Auswuchtvorgang. Anhand der Auswertung der Simulationsergebnisse werden Schlussfolgerungen getroffen, die für die Auswahl der Gelenke und das Ausmaß von Axial- bzw. Radialspiel von Bedeutung sind.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/834609975wilke.txt
Kräml, Jonas;
Simulative Lenkungsauslegung in der frühen Phase der Fahrdynamikentwicklung - 79 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

In dieser Arbeit soll das Simulationstool GAST1 Grundauslegungsstufe 1) der BMW Group, welches zur Grundauslegung in der Fahrdynamikentwicklung eingesetzt wird, um die Möglichkeit zur Bewertung der Lenkungseigenschaften eines Fahrzeugs erweitert werden. Hierzu wird zunächst ein Lenkungsmodell entwickelt, welches unter Nutzung der verfügbaren Datensätze und Ausgangsgrößen anderer Teilsysteme relevante Lenkungsgrößen bestimmt. Die Validierung des Lenkungsmodells auf Basis der Zahnstangenkraft als zentrale Größe der Lenkung wird im Vergleich mit dem etablierten Referenzfahrzeugmodell ISAR für quasi-statische und dynamische Fahrmanöver durchgeführt. Anschließend wird ein einfaches Reifenmodell entwickelt, welches das Bohrmoment des Reifens in Abhängigkeit von der Radlast abbilden kann. Dies ist erforderlich, um während des Parkiervorgangs die resultierende Zahnstangenkraft zu berechnen. Um die Berechnungskomplexität und die Anzahl der notwendigen Parameter gering zu halten, müssen Vereinfachungen getroffen werden (bspw. eine konstante Druckverteilung im Reifenlatsch). Zur Validierung des Reifenmodells wird der Verlauf der Zahnstangenkraft über dem Zahnstangenhub während des Parkierens zum einen mit Messdaten und zum anderen mit Mehrkörpersimulationsergebnissen (ADAMS) verglichen. Zur Auswertung der funktionalen Größen der Servoeinheit (Servoleistung und Servokraft) sollen das gebremste Parkieren und das Sinuslenken bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 80km/h betrachtet werden. Hierfür werden das entwickelte Lenkungsmodell und das entwickelte Reifenmodell verwendet. Abschließend werden zur Ableitung des Servokennfeldes zwei Parametrisierungsoptionen für den Verlauf des Lenkmoments über der Fahrzeugquerbeschleunigung erstellt. Dabei soll sowohl ein fahrzeuggeschwindigkeitsunabhängiges, als auch ein fahrzeuggeschwindigkeitsabhängiges Servokennfeld generiert werden.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/834515121kraem.txt
Ringler, Elmar;
Experimentelle und nummerische Untersuchung von frequenzabhängiger Materialdämpfung in Balken - 86 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Die vorliegende Bachelorarbeit beschäftigt sich mit frequenzabhängiger Materialdämpfung in Balken. Hierzu werden frei und erzwungene Biegeschwingungen von Balken aus Stahl und Aluminium untersucht. Im Grundlagenteil werden Dämpfungsphänomene und Modelle vorgestellt. Der Schwerpunkt wird auf die in ANSYS verfügbaren Beschreibungsformen gelegt. Es folgt die analytische Betrachtung eines gedämpften Ein-Massen-Schwingers, um den Einfluss viskoser Reibung nachzuvollziehen und typische Effekte zu wiederholen. Anschließend werden die experimentellen Aufbauten, Messverfahren und gewonnenen Ergebnisse beschrieben. Dämpfungswerte werden aus Ausschwingvorgängen und aus Frequenz-Amplituden-Verläufen der zu erzwungenen Schwingungen angeregten Balken bestimmt. Dazu wurde ein elektromagnetischer Schwingungserreger benutzt. Die ermittelten Werte liegen deutlich über den Materialdämpfungswerten aus der Literatur. Grund hierfür ist die starke Fügestellendämpfung an der nicht idealen Einspannung. Die experimentellen Ergebnisse wurden mit Werten, die durch FE-Simulationen ermittelt wurden verglichen. Dabei kamen verschiedene Dämpfungsmodelle zum Einsatz.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/832364711ringl.txt
Reich, Michael;
Modellbildung, Simulation und experimentelle Untersuchung von mobilen Systemen mit neuartigen Antriebskonzepten - 55 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

In dieser Bachelorarbeit wird die vibrationsgetriebene Lokomotion mit einem neuartigen Antriebskonzept untersucht, welches eine Umkehr der Bewegungsrichtung ermöglicht. Die Bewegung wird durch eine Vielzahl angewinkelter Borsten übertragen, deren Gesamtheit als Kontaktgeometrie bezeichnet wird. Diese Art der kriechenden Lokomotion eignet sich besonders für Umgebungen mit eingeschränkter Bewegungsfreiheit, wie etwa in engen Röhren. Ein besonderer Fokus dieser Arbeit liegt in der Ermittlung der Anregungskräfte dieses neuartigen Antriebskonzeptes. Die Ergebnisse werden in ein Mehrkörpersimulationsmodell implementiert und mit experimentellen Untersuchungen verglichen. Für die experimentellen Untersuchungen werden anhand eines Prototyps die Fortbewegungsrichtung und die Geschwindigkeit gemessen. Dabei kann gezeigt werden, dass die theoretischen Annahmen zum Bewegungsverhalten mit dem realen System übereinstimmen. Im Vergleich des Bewegungsverhaltens des Simulationsmodells und des Experimentalsystems zeigt sich, dass das entwickelte Simulationsmodell die Abhängigkeiten des realen Systems mit Einschränkungen wiedergeben kann.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/831826541reich.txt
Sauter, Anton;
Einfluss der Vorkrümmung von Stäben auf das statische und dynamische Biegeverhalten von taktilen Sensoren - 183 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Bei der Entwicklung taktiler Messsysteme zur Umgebungserkennung dient häufig die sog. Vibrisse (Tasthhaar) von Säugetieren als Vorbild. In zahlreichen Forschungsarbeiten zu diesem Thema sind die Vibrissen als gerader, zylindrischer oder konischer Stab modelliert. Die Tatsache, dass in der Natur Vibrissen grundsätzlich vorgekrümmt sind, wird in den meisten Fällen vernachlässigt. In dieser Arbeit liegt der Fokus der Betrachtungen auf der Vorkrümmung der Vibrissen, wobei besonders auf die Anwendung der Vibrissen bei der Objektabtastung eingegangen wird. Es werden zunächst die Spannungs- und Verformungsgleichungen für den vorgekrümmten Stab anhand der sog. Winkler-Bach-Theorie hergeleitet. Weiterhin wird gezeigt, dass für gewisse Grenzfälle die Gleichungen erheblich vereinfacht werden können. Anschließend erfolgt ein Vergleich mit bisher durchgeführten Untersuchungen zu vorgekrümmten Stäben bzw. technischen Vibrissen. Dabei werden Forschungsergebnisse vor allem im Bereich der Objektabtastung präsentiert, welche später als Orientierung für die durchgeführten Untersuchungen dienen. Um die Eigenschaften des vorgekrümmten Stabes besonders im Vergleich zum geraden Stab herauszuarbeiten, werden daraufhin eingehende Untersuchungen zum statischen Biegeverhalten vorgekrümmter Stäbe durchgeführt. Es werden Parameter wie Art und Richtung des Kraftangriffes, Betrag der Kraft, Art der Lagerung und Größe der Stabvorkrümmung variiert. Weiterhin wird die konkrete Anwendung vorgekrümmter Stäbe bei der Objektabtastung untersucht. Dabei werden mehrere Simulationen durchgeführt, bei denen verschieden vorgekrümmte, einseitig eingespannte, technische Vibrissen durch die Verschiebung der Einspannstelle an unterschiedlich geformten, konvexen Profilen entlangstreichen. Anhand der ermittelten Lagerreaktionen und der Position der Einspannstelle (Observablen) können die Profile rekonstruiert werden. Dabei wird grundsätzlich sowohl mit Vibrissen konstanter, als auch variabler Krümmung gearbeitet. Es wird gezeigt, dass bei geeigneter Wahl eines variablen Krümmungsradius der Abtastvorgang optimiert werden kann. Darauf aufbauend werden Experimente/Messungen an einem Versuchsstand zu Abtastvorgängen mit verschieden vorgekrümmten Vibrissen durchgeführt. Abschließend wird ausblickshaft auf das Schwingungsverhalten unterschiedlich vorgekrümmter Stäbe eingegangen. Dabei werden die Eigenfrequenzen zum einen für "natürlich" vorgekrümmte Stäbe und zum anderen für gerade Stäbe, die durch äußere Belastungen vorgespannt (und damit vorgekrümmt) sind, bestimmt. Hier erfolgt jeweils der Vergleich mit einer FEM-Simulation.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/829980857saute.txt
Wicha, Matthias;
Bestimmung von Wanddicken aufgrund des Werkstoffes/Leichtbau prEN-GJS-500-14 - 75 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Aufgabe der Arbeit war, zu analysieren ob bei Niederhaltern für Karosserieblechwerkzeuge aus dem bisherigen Gusswerkstoff EN-GJS-500-7 durch den neuen Gusswerkstoff EN-GJS-500-14 eine Wanddickenreduzierung und eine dafür entwickelte Leichtbaugeometrie möglich ist. In einem ersten Schritt werden die vorherrschenden Bedingungen für Niederhalter in der Presse untersucht. Auf Grundlage dieser werden der bestehende Werkstoffe EN-GJS-500-7 und der neu zu Untersuchende analysiert. Dazu werden die zulässigen Spannungen ermittelt mit denen der Niederhalter ausgelegt werden kann. In einem weiteren Schritt wird eine Simulation für die Niederhalter sowie die verschiedenen Werkstoffe erstellt. Nach Analyse der Ausgangsmodelle werden die Wanddicken reduziert und gegebenenfalls umkonstruiert sodass die zulässigen Spannungen ausgenutzt werden. Danach werden die Modelle und deren Konstruktion mit Hilfe von Gestaltungsvorschriften auf Gießbarkeit überprüft. Mit den gießbaren Modellen wird im Anschluss eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung durchgeführt.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/82838522Xwicha.txt
Siedler, Konrad;
Simulations- und Parameterstudien von Reglern für ein biologisch inspiriertes, mechanisches Sensorsystem zur Identifikation von Bodenerregungen - 157 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

In der vorliegenden Bachelorarbeit wird nach einer Regelungsstrategie gesucht, mit deren Hilfe die auf einen Sensor wirkende Erregung gemessen und identifiziert werden kann. Der Sensor wird durch ein mechanisches System in Form eines Feder-Masse-Dämpfer-Schwingers mit Freiheitsgrad 2 und indirekter Erregung über das Gehäuse modelliert. Die Sensoreigenschaften werden den aus der Natur stammenden Eigenschaften von Mechanorezeptoren nachempfunden, welche ihre Reaktion den aus der Umgebung einwirkenden Reizen anpassen können. Aus diesem Grund werden adaptive Reglerverstärkungen in dieser Arbeit verwendet. Während sich nicht ändernder Erregungen soll der Sensor weiterhin Änderungen in der Umgebung wahrnehmen und Absolutwerte identifizieren können. Zusätzlich soll er möglichst universell einsetzbar sein und einen möglichst geringen Wert des Verstärkungsfaktors benötigen. Zunächst werden bereits bestehende Regelungsstrategien zusammengetragen, untersucht und modifziert. Anschließend werden diese auf ein Sensorsystem des Freiheitsgrads 1 angewendet. Dies erfolgt über eine Simulationsstudie mithilfe der Software "MatLab", in dem das Sensorsystem mit allen Regelungsvarianten implementiert wird. Die sich als am wirkungsvollsten erweisenden Regelungsstrategien werden auf das System mit Freiheitsgrad 2 angewendet. Die Regler mit den besten Ergebnissen zur Identifikation von Bodenerregungen werden zum Schluss auf ihr Langzeitverhalten, sowie ihre Reaktion auf verschiedene Erregungsformen und zufällig gewählte Systemparameter erfolgreich und leistungsstark geprüft.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/827347189siedl.txt
Mahler, Konstantin;
Stabilitätsuntersuchung der Bewegung eines einseitig elastisch gelagerten Rotorsystems - 84 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Auf Grundlage einer theoretischen Betrachtung zur Beschreibung des Bewegungszustandes eines einseitig elastisch gelagerten Rotorsystems bei Variation der beschreibenden Parameter wird die Stabilität der zu erwartenden Bewegung analysiert und beurteilt. Hierzu werden Methoden der numerischen Mathematik in MATLAB und der Stabilitätstheorie genutzt. Im Einzelnen werden die folgenden Aufgaben bearbeitet: 1. Literaturrecherche zur Beschreibung der Rotordynamik, sowie zur Stabilität von Rotorbewegungen; 2. Vorgabe des mechanischen Modells und Aufstellung des Bewegungsgleichungssystems über die Lagrange'sche Gleichung zweiter Art; 3. Erarbeitung der numerischen Lösung des Systems in MATLAB zur Ermittlung der Eigenfrequenzen des Mehrkörpersystems; 4. Erarbeitung einer Stabilitätskarte auf Basis der Methode der Störungsrechnung und Beschreibung der Auswirkungen von Parametervariationen auf die Stabilität der Bewegung. Auf Basis eigens entwickelter Programme kann in MATLAB das Gleichungssystem für das vorliegende Problem automatisiert aufgestellt und gelöst werden. Die integrierte Eigenwertanalyse zeigt einen deutlichen funktionalen Zusammenhang zwischen den Eigenfrequenzen des Systems und der Drehzahl des Rotors.Auf Basis der Störungsrechnung können Näherungslösungen für die Stabilitätsgrenzen des mechanischen Systems erzielt werden. Diese werden in Form einer Stabilitätskarte abgebildet. Aufgrund von Parametervariation kann die Stabilität des Systems für unterschiedliche Zustände beurteilt werden.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/825524865mahle.txt
Börner, Simon;
Entwicklung und Konstruktion eines mobilen Roboters zur Fortbewegung in unverfestigten Sedimenten - 139 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Ziel der vorliegenden Masterarbeit ist die Entwicklung eines mobilen Roboters zur Fortbewegung in Quarzsand. Mit einem einfachen Aufbau soll sich dieser im Akkumulatorbetrieb vertikal in den Boden eingraben können. Roboter dieser Art können zur Erkundung von Böden auf der Erde und anderer Himmelskörper eingesetzt werden oder Rettungsmissionen in Trümmerhaufen unterstützen. Methodisch orientiert sich der konstruktive Entwicklungsprozess an den VDI-Richtlinien 2221 und 2222. Zu Beginn werden neben dem Stand der Technik auch Ansätze zur Modellierung der Bodenwiderstandskräfte betrachtet. Für die prinzipielle Lösung der Problemstellung werden mehrere Varianten erarbeitet und bewertet. Das gewählte Prinzip nutzt eine rotierende Schraubengeometrie zur Erzeugung der Vortriebskraft, wobei der notwendige Drehmomentenausgleich über Widerstandsflächen erfolgt. Die Eignung dieses Prinzips wird experimentell mit einem vorläufigen Prototypen bestätigt. Für den maßstäblichen Entwurf werden erneut mehrere Varianten präsentiert, von denen eine ausgewählt und zu einem technischen Entwurf mit den notwendigen Nachweisrechnungen ausgearbeitet wird. Die Funktionsfähigkeit des konstruierten Roboters wird experimentell bestätigt, wobei Ansätze für nachfolgende Untersuchungen gegeben werden.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/823177033boern.txt
Hermann, Svenja;
Modellbildung, Simulation und experimentelle Untersuchung von mechanischen Vibrissen mit ferrofluidischer Lagerung - 93 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Die langen, seitlich abstehenden Tasthaare im Schnauzbereich von Säugetieren werden als mystaziale Makrovibrissen bezeichnet. Sie wachsen einzeln in speziellen Follikeln und werden in der Haut von einer mit Blut gefülltem Kapsel umschlossen. Diese Lagerung wird Follikel-Sinus-Komplex genannt und ist mit verschiedenen Muskeln verbunden, welche die Schnurrhaare in Schwingungen versetzen können ("Whiskerbewegung"). Da die Vibrisse in der Natur als Tastsinnesorgan benutzt wird, sieht man sie auch als biologisches Vorbild für taktile Sensoren. In der vorliegenden Arbeit wird eine mechanische Vibrisse als starrer Stab modelliert, der drehbar gelagert ist und an dessen Ende sich ein paramagnetischer Körper befindet. Die viskoelastische Lagerung wird mit einem Ferrofluid nachgebildet. Um die Vibrisse in Bewegung zu versetzen, soll die magnetische Kraft auf den Körper genutzt werden, welche mit einem äußeren Magnetfeld im Ferrofluid erzeugt werden kann. Es erfolgen sowohl theoretische als auch experimentelle Untersuchungen der Kraftwirkung in Abhängigkeit der äußeren Magnetfeldstärke sowie Volumen und Form des Körpers im Ferrofluid. Die quantitative Analyse zeigt, dass die Stärke der Kraft in erster Linie vom Volumen des Körpers abhängt und weniger von der Form. Die numerische Berechnung liefert trotz vereinfachender Annahmen eine gute Annäherung an die im Experiment gemessenen Werte.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/821903810herma.txt
Cordes, André;
Entwicklung eines Messsystems zur Untersuchung der dynamischen Eigenschaften von mobilen Robotern auf Basis von Tensegrity-Strukturen - 56 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Eine Erhöhung der Mobilität zukünftiger Robotersysteme erfordert in vielen Bereichen die Nutzung neuer, nicht konventioneller Fortbewegungsprinzipien. Ein relativ moderner Ansatz ist die Nutzung von Tensegrity-Strukturen zur Fortbewegung. Diese Arbeit beschreibt die Konstruktion und Inbetriebnahme eines Messsystems zur experimentellen Untersuchung der dynamischen Eigenschaften von Tensegrity-Strukturen. Der Messstand besteht aus einer einfachen Tensegrity-Struktur, die durch dynamische Anregung mit einem tubularen Linearmotor in Schwingung versetzt werden kann. Mit einer Hochgeschwindigkeitskamera lassen sich die Bewegungen der Struktur digital aufzeichnen und grafisch darstellen. Die Untersuchungsergebnisse belegen einen direkten Zusammenhang zwischen Anregungsfrequenz und Bewegungsverhalten der Tensegrity-Struktur.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/821756591corde.txt
Mathes, Rafael;
Energiemethoden der analytischen Mechanik mit Anwendung auf Fallbeispiele aus dem Maschinenbau - 65 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

In der vorliegenden Bachelor-Arbeit werden die Energiesätze von Castigliano und Menabrea aus der analytischen Mechanik sowie deren Anwendung auf Beispiele aus dem Maschinenbau behandelt. Zu Beginn der Arbeit wird die Herleitung der beiden Energiesätze nachvollzogen. Hierbei werden die vereinfachenden Annahmen getroffen, dass keine schiefe Biegung auftritt und der Querkraftschub vernachlässigt werden kann. Für die Herleitung wird der Zusammenhang zwischen Formänderungsarbeit / -energie, Kraft, Weg und Spannung in die Sätze von Castigliano und Menabrea eingesetzt. Die Formeln werden anschließend so umgeformt, dass sie in der Praxis einfach anzuwenden sind. Anhand immer komplexer werdender Beispielaufgaben wird die Anwendung der Energiesätze demonstriert. Hierbei wird auf übliche Vorgehensweisen und typische Fehler eingegangen. Im folgenden Kapitel wird die schiefe Biegung in die Theorie mit einbezogen. Die Formeln werden um die notwendigen Terme erweitert und in einigen Beispielaufgaben angewendet. Alle Erfahrungen und Ratschläge, die in der bisherigen Arbeit enthalten sind, werden im nächsten Kapitel in Form einer umfassenden Anleitung zusammengefasst. Diese dient als Grundlage für alle folgenden Aufgaben der Aufgabensammlung. Abschließend werden ausgewählte, symbolische Lösungen mit Zahlenwerten hinterlegt und mit Ergebnissen der kommerziellen Berechnungssoftware "Ansys" verglichen und verifiziert.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/821748181mathe.txt
Krey, Maximilian;
Approximationsrechnungen zu speziellen Beispielen von Balkenschwingungen unter Randdämpfung - 56 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Die Mehrkörperapproximation schwingender Kontinua ist eine leistungsfähige Methode zur Untersuchung der Eigenkreisfrequenzen nahezu beliebiger Systeme. Die Theorie hinter diese Methode wird ausführlich erklärt und angewendet. Diese Arbeit zeigt, dass die in [BWS14] beschriebenen atypischen Eigenschaften von viskoelastisch gelagerten Biegebalkenkontinua in der Mehrkörperapproximation selbiger ebenso auftreten. Dieses Verhalten stellt sich in einer sprunghaften Änderung der Eigenkreisfrequenzen dar. Wenn z.B. die Federsteifigeit erhöht wird und der Dämpferkennwert gleich bleibt, kann die Eigenkreisfrequenz von Null auf einen Wert springen. Außerdem steigen für manche konstanten Federsteifigkeiten die Eigenkreisfrequenzen mit dem Dämpferkennwert an. Kleinere Abweichungen zwischen Kontinuum und Mehrkörpersystem wurden beobachtet. Da im Mittelpunkt dieser Bachelorarbeit die Approximationsrechnungen zur näherungsweisen Bestimmung von Eigenkreisfrequenzen durch Mehrkörpersysteme stehen, werden Parametervariationen an diversen Systemen durchgeführt, wie z.B. die Längenaufteilung der diskreten Elemente, um eine möglichst exakte Approximation zu erreichen.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/821467689krey.txt
Huang, Jing;
Aufbau einer Versuchseinrichtung für Remote Center Compliance (RCC)-Mechanismen bei automatisierten Fügevorgängen - 68 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Für Fügeprozesse mittels Industrierobotern werden wegen der unzureichenden Genauigkeit der Roboter Fügehilfen eingesetzt, damit die Positions- und Winkelabweichungen zwischen den zu fügenden Werkstücken bei automatisierten Fügevorgängen ausgeglichen werden. Die RCC-Mechanismen sind als Fügehilfe am weitesten verbreitet. Sie gehören zu passiven Fügemechanismen und ermöglichen die Ausgleichsbewegung ohne Sensoreinsatz. Diese Arbeit befasst sich mit der Konstruktion von RCC-Mechanismen. Dabei lag der Fokus vor allem auf der Erarbeitung prinzipieller Lösungen. Abschließend wurde eine Versuchseinrichtung für die Messungen der bei den Fügevorgängen auftretenden Kräfte aufgebaut und die Ergebnisse bewertet.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/81914858Xhuang.txt
Mory, Xavier-Arthur;
Experimentelle Grundlagenuntersuchungen zum quasistatischen Verhalten von elektrisch leitenden magneto-sensitiven Elastomeren - 84 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Zu Beginn dieser Arbeit wurde der Stand der Technik dokumentiert. Die eletrisch leitenden magneto-sensitive Elastomeren sind Materialien an den man seit neuestem viele Interesse hat, da es die Verkopplung der Eigenschaften der elektrisch leitenden Elastomeren sowie der magneto-sensitiven Elastomeren ermöglicht. Anschließend folgte die Herstellung der zwei verschiedenen elektrisch leitenden magneto-sensitiven Elastomeren. Die zwei Probetypen bestehen aus Silikon-Elastomer, Carbonyl-Eisen-Pulver sowie Ruß, aber die Weise diesen herzustellen unterschiedlich ist. Eine ist nämlich mit ausgerichtete Rußpartikeln hergestellt. Andere Füllstoffe wurden untersucht wie Kupfer und Silber als Ersatz für den Ruß und Mu-Metal als Ersatz für das Eisen. Eine zentrale Aufgabe stellt die Entwicklung eines Messaufbaus zur Untersuchung der Widerstandsänderung bei uniaxialer Deformation in Abhängigkeit des Graphitgehalts sowie zur Untersuchung des elastischen Werkstoffverhaltens in Abhängigkeit des Eisengehalts und der Größe eines homogenes Magnetfeldes dar. Zuerst wurde den uniaxialen Zugprüfstand mit einem motorisierten Positioniersystem sowie einem selbst aufgebauten Kraftsensor mittels eines Feders im Labor entworfen. Danach wurde ein Meßverfahren der Widerstandsmessungen mittels eines Spannungsteilers entwickelt. Endlich wurde ein Aufbau zum Einstellen eines Magnetfeldes auf den Proben mittels Ansys entwickelt. Schließlich wurden experimentelle Untersuchungen zum statisch-mechanischen Materialverhalten zur Gewinnung der Spannungs-Dehnungs Kurven, Widerstands-Dehnungs Kurven, des Mullins-Effekts mit und ohne Anwendung eines Magnetfeldes durchgeführt.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/817977309mory.txt
Pinther, Marco;
Entwicklung einer Felge aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) für einen Formula Student Rennwagen - 106 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Entwicklung einer Felge aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) für einen Formula Student Rennwagen. Ausgehend von der Betrachtung des Standes der Technik und zur Berechnung von CFK-Strukturen wurden verschiedene Lösungskonzepte entwickelt. Die theoretische Untersuchung dieser Konzepte auf Basis der Finite-Elemente-Methode bildet den Schwerpunkt der Arbeit. Die Simulationen wurden mit Ansys Workbench ® und Ansys Composite PrepPost ® durchgeführt. Nach dem Vergleich und der Bewertung der Konzepte wurde mit weiterführenden Theorieuntersuchungen in mehreren iterativen Entwicklungsschritten eine Carbonfelge entworfen, welche die gestellten Anforderungen erfüllt. Im abschließenden Teil der Arbeit erfolgte die Konstruktion der zur Herstellung dieser Felge notwendigen Laminierwerkzeuge.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/81615757Xpinth.txt
Mette, Marco;
Untersuchung von Mechanismen zur Realisierung von Scanvorgängen mit konstanter Bahngeschwindigkeit - 37 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Zur Erfassung von technischen Parametern werden statt Einzelpunktmessungen oft Scanbewegungen genutzt. In der vorliegenden Bachelorarbeit wurden ebene Bewegungssysteme (insbesondere parallelkinematische) zur Realisierung von Scanvorgängen mit konstanter Bahngeschwindigkeit untersucht und bewertet. Hierfür wurden theoretische Grundlagen der Kinematik, Anforderungen an die Mechanismen und prinzipielle Lösungen erarbeitet. Anschließend wurden geeignete Mechanismen in der Mehrkörpersimulations-Software alaska als Modelle erstellt und verschiedenen Bewegungsaufgaben simuliert und bewertet. Abschließend erfolgte ein Vergleich der getesteten Mechanismen.



Heinz, Leo;
Modellbildung, Dynamiksimulation und Regelung von Lokomotionssystemen in der Ebene - 68 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014

Die Entwicklung biologisch inspirierter, kriechender Rettungsroboter orientiert sich meist an Würmern und Schlangen als Vorbildern aus der Biologie. Seit Jahren finden am Fachgebiet Technische Mechanik der TU Ilmenau Untersuchungen zu wurmartigen Bewegungssystemen statt. Der Fokus lag dabei auf der mathematischen Modellbildung (Reibung, unidirektionale Bewegung, Aktuatoren), auf Regelungsaspekten zur optimalen Fortbewegung und auf dem Protoypendesign zur Verifikation der theoretischen Ergebnisse. Aktuelle Arbeiten versuchen die erzielten Ergebnisse und Erkenntnisse aus der 1d-Bewegung des künstlichen Wurms in die 2d-Bewebung einer Schlange zu übertragen. An dieser Stelle knüpft die vorliegende Arbeit an. Anders als die meisten Veröffentlichungen in der Literatur zur Thematik schlangenartige Bewegung, die meist nur den Entwurf von Prototypen beschreiben, wird in dieser Arbeit ein mechanisches Modell vorgestellt, die analytischen Bewegungsgleichungen abgeleitet und anschliessend das Berechnungsmodell numerisch für Simulationen integriert. Dabei ist es nicht das Ziel, eine Schlange eins zu eins nachzuahmen, sondern die Haupteigenschaften wurm- und schlangenartiger Bewegung zu identifizieren und in einem Modell umzusetzen (Bionik). Im Gegensatz zur Literatur fokussiert die Modellbildung passive Gelenke und die Peristaltik von Würmern, welche in dieser Arbeit zur schlangenähnlichen Fortbewegung genutzt werden sollen und neu sind in der Literatur. Es werden mehrere, zunehmend komplexe Modelle aufgestellt und simuliert, beginnend mit einer Kette von Massenpunkten. Jeder Massenpunkt repräsentiert ein Segment des Bewegungssystems, welches mit einer drehbaren Kufe versehen ist, die die no side slip-Bedingung umsetzen soll. An der Unterseite eines jeden Massenpunktes befinden sich ideale Spikes, die den Kontakt zum Untergrund definieren und die Bewegung entlang der Kufe in eine Richtung verhindern. Somit entsteht eine Vorzugsrichtung eines jeden Segmentes. Die Kufen werden gemäß\ einem vorgegebenen Mechanismus gesteuert, mit welchen sich diverse Fahrmanöver fahren lassen. Die Segmentabstände sind zeitabhängig vorgegeben. Die Gesamtheit der zeitlich vorgegebenen Segmentabstände wird Gait genannt. Unterschiedliche Gaits werden in Simulationen verglichen und die Möglichkeit des Umschaltens zwischen diversen, optimalen Gaits im Betrieb für eine optimale Fortbewegung des Systems berücksichtigt. Bei der dynamischen Beschreibung werden die Segmentabstände mithilfe von Aktoren eingestellt. Im Voraus die notwendigen Aktorkräfte zu berechnen ist nahezu unmöglich, weshalb ein adaptiver Regler genutzt wird, um die Aktorkräfte entsprechend der Gait-Vorgabe und der jeweiligen Gesamtsituation des Systems anzupassen und einzustellen. Die interne Generierung einer Veränderung der Struktur des Systems in Zusammenhang mit den Spikes als Bodenkontakt führt zu einer globalen, autonomen Fortbewegung des Systems, welche dem Vorbild der kriechenden Schlange ähnelt: undulatorische Lokomotion. Weiterhin werden Ansätze zur Formulierung eines Mehrkörper-Modells (Segment-Gelenk und Drehpunkt der Kufe sind getrennt) mittels Starrkörper-Kinematik bzw. Dynamik und zur technischen Umsetzung des speziellen Untergrundkontaktes über Spikes-besetzte Kufen vorgestellt und kritisch hinterfragt.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/814162088heinz.txt
Hennen, Andre;
Analyse des Verschleißverhaltens von hydraulischen Spannelementen in Kettentrieben von Verbrennungsmotoren - 62 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014

Der Inhalt dieser Bachelorarbeit ist die Analyse des Verschleißverhaltens von hydraulischen Spannelementen in Kettentrieben von Verbrennungsmotoren. Inhaltlich werden zunächst die notwendigen theoretischen Grundlagen aufgezeigt. Anschließend werden die Feldteile auf ihr Verschleißbild untersucht und Möglichkeiten aufgezeigt Verschleiß quantifizierbar darzustellen. Um den Verschleiß nachzubilden, ist eine vorhandene Vorrichtung optimiert und an einem Hydropulser aufgebaut worden. Es folgt eine Übersicht der gelaufenen Versuche mit dieser Vorrichtung. Weiterhin wird ein alternatives Konzept einer Prüfvorrichtung vorgestellt und ebenfalls eine Übersicht der damit durchgeführten Versuche dargestellt. Mit den daraus gewonnenen Erkenntnissen wird eine Empfehlung für den durchzuführenden Dauerlauf abgeleitet. Außerdem werden Einflussparameter auf den Verschleiß hin diskutiert und auf Grundlage dieser Einflussparameter werden Bauteilvariationen vorgestellt und bewertet.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/806997443henne.txt
Reinwald, Max;
Entwicklung von Modulen für einen Versuchsstand zur Kraft- und Momentenmessung an technischer Vibrissen - 60 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014

Inhalt dieser Arbeit ist die Entwicklung verschiedener Module für einen Versuchsaufbau zur Kraft- und Momentenmessung im Zuge der näheren Erforschung einer technischen Vibrisse. Säugetiere sind in der Lage, mit Hilfe dieser Vibrissen (sogenannten Tasthaare), Objekte und deren Strukturen zu erkennen. Die technische Umsetzung und Nutzung der Vibrisse, als taktiler Sensor, ist seit einigen Jahren Forschungsthema verschiedener Arbeiten. Der Versuchsstand setzt sich aus mehreren, unterschiedlichen Modulen zusammen. Dazu gehören unter anderem ein Gestell, eine Antriebseinheit sowie ein verfahrbarer Schlitten, an den verschiedene geometrische Messobjekte geklemmt werden können. Neben der Konstruktion und Auslegung dieser Module, erfolgt die Inbetriebnahme des Messaufbaus, wie auch eine Überprüfung hinsichtlich der Positioniergenauigkeit und Reproduzierbarkeit des Schlittens.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/803500734reinw.txt
Heyne, Raik;
Entwicklung eines kaskadierten Lokomotionssystem mit Sensorik zur Neigungsbestimmung der Auflage - 53 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014

Die vorliegende Arbeit gibt einen kurzen Überblick über das biologische Vorbild und den derzeitigen Stand der Forschung in Bezug auf wurmartige Lokomotionssysteme. Verschiedene Sensorarten zur Bestimmung der Neigung von Testobjekten werden vorgestellt. Der Stand des Forschungsobjektes \grqq Chainbot\grqq{} an der TU Ilmenau wird erläutert, sowie welche Veränderungen an diesem im Rahmen dieser Arbeit vorgenommen werden. Des Weiteren wird die Neukonzipierung der Testumgebung zur Erprobung des \grqq Chainbot\grqq{} in den einzelnen Bereichen erklärt. Auf Grundlage der Änderungen an der Wurmrobotik und der Testumgebung wird erläutert, inwieweit die Benutzeroberfläche und die Kommunikation überarbeitet wird. Abschließend werden die Ergebnisse dieser Arbeit zusammengefasst und zukünftige Aufgabenfelder aufgezeigt.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/799310077heyne.txt
Dürr, Daniel;
Entwicklung eines kaskadierten wurmartigen Lokomotionssystems mit Sensorik zur Haftbedingungsprüfung - 57 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Inbetriebnahme eines viersegmentigen wurmartigen Lokomotionssystems und der Integration eines Maussensors zur Schlupferkennung in den Roboter. Dazu wurde die Elektronik des Roboters programmiert. Hierzu gehört die Motorregelung, die Kommunikation innerhalb des Wurms über den CAN-Bus sowie das Auslesen des Maussensors. Weiterhin wird die aus dem Maussensor gewonnene Information zur Absolutpositionsmessung jedes Segments verwendet. Sollte es in einem der Wurmsegmente zu Schlupf kommen, wird automatisch das Gangmuster des Roboters angepasst. Dadurch kann der Roboter auch größere Steigungen überwinden. Diese Informationen werden über ein Funkmodul an einen Computer gesendet und in einer Matlab-Benutzeroberfläche angezeigt.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/799271012duerr.txt
Prehn, Elisabeth;
Entwicklung radbasierter Lokomotionssysteme - 122 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014

In dieser Arbeit wird im aktuellen Forschungsthema radgetriebener Lokomotionssysteme mit Mecanumrädern mittels theoretischer Untersuchungen anhand von Bahnkurvengleichungen derartiger Systeme die Modifikation vorhandener Strukturen vor ihrer experimentellen Umsetzung getestet. Anhand einer Analyse des Standes der Technik mit Hilfe einer PATON-Recherche wird die Grundlage für eine konzeptuelle Modifikation vorhandener Systeme geschaffen und ein Überblick über konventionelle und neuartige Systeme gewonnen. Hierbei werden sowohl Radkonstruktionen als auch Fahrwerkskonfigurationen untersucht. Zur Untersuchung der Systeme werden kinematische Analysen ausgewählter konventioneller und neuartiger Fahrwerkskonfigurationen durchgeführt und die Bahnkurvengleichungen der Systeme hergeleitet. Zur Veranschaulichung der Bewegungsfreiheit der Systeme werden ausgewählte Bahnkurvengleichungen simuliert und analysiert. Dabei wird vor Allem die Modifikation eines Mecanumrades mit veränderlichem Winkel zwischen Rollen- und Radachse unter Variation der Antriebsgeschwindigkeiten untersucht. Anschließend wird auf Basis der vorangehenden Ergebnisse eine Anpassungskonstruktion für einen Prototyp eines solchen neuartigen Rades konzeptuell umgesetzt, indem verschiedene Technische Prinzipien zum Einsatz kommen und auf ausgewählte konstruktive Problematiken eines solchen Systems eingegangen wird. Ein grober Entwurf der Anpassungskonstruktion zum omnidirektionalen Rad mit verstellbarem Winkel zwischen Rollen- und Radachse als Modifikation des konventionellen Mecanumrades bildet den Abschluss der Arbeit als Basis zur Weiterentwicklung.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/797425691prehn.txt
Baldeweg, Daniel;
Schwingungsanalyse von kontinuierlichen, gebetteten, abgesetzten balkenähnlichen Strukturen mit diskreten Elementen - 137 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014

Diese Arbeit befasst sich mit der Schwingungsanalyse von balkenähnlichen Strukturen. Anhand von mechanischen Modellen, die auf Vibrissen von Ratten und Mäusen basieren, soll ein Beitrag zur Abstandsdetektion mithilfe mechanischer Sensoren geleistet werden. Die bereits in der Literatur bestehenden Modelle werden verbessert und realistischer gestaltet: Die Elastizität des Follikel-Sinus-Komplexes (Lagerung der Vibrisse) und der Hautaustrittsstelle, sowie und der konische Verlauf werden berücksichtigt und deren Einfluss auf die dynamische Analyse wird bestimmt. Der Follikel-Sinus-Komplex ist durch eine Feder- und Dämpferbettung, die Hautaustrittsstelle durch eine diskrete Feder-Dämpfer-Paarung, der konische Verlauf durch drei Durchmesser und der Objektkontaktpunkt durch ein Festlager dargestellt. Außerdem werden zusätzlich unterschiedliche Arten der Lagerung (Einspannung, Festlager, Frei) betrachtet. Aufgrund der Komplexität des Modells erfolgt eine erste Einteilung in konservative und nicht konservative Systeme. Bei den konservativen Systemen werden drei Modelle untersucht. Hierbei wird der Einfluss von verschiedenen Parametern auf den Verlauf der Eigenwerte bestimmt. Außerdem werden drei Algorithmen entwickelt. Diese sollen mithilfe der Eigenwerte die Objektdistanz eindeutig bestimmen. Als erstes wird für die Analyse der Zusammenhang an den Übergangsstellen zwischen den Eigenkreisfrequenzen hergeleitet. Als zweites erfolgt die Aufstellung der Funktionen der Verschiebung mithilfe der Beziehung zwischen den Eigenwerten und Eigenkreisfrequenzen. Als letztes werden die Rand- und Übergangsbedingungen aufgestellt. Im Anschluss an die konservativen Systeme werden die nicht konservativen Systeme betrachtet. Hierbei werden als erstes drei Modelle mit einem diskreten Dämpfer und als zweites drei Modelle, mit einer Dämpferbettung betrachtet. Außerdem kann durch eine Veränderung der Dämpferkonstante (Veränderung der Lagerbedingungen) der Einfluss auf den Verlauf der Eigenkreisfrequenz bestimmt werden. Dazu wird als erstes der Zusammenhang an der Übergangsstelle zwischen den Separationsvariablen hergeleitet. Anschließend erfolgt die Aufstellung der Funktionen der Verschiebung mithilfe der Beziehung zwischen den Eigenwerten und Eigenkreisfrequenzen. Als letztes werden die Rand- und Übergangsbedingungen aufgestellt. Den Abschluss der Ergebnisse dieser Arbeit bildet ein experimenteller Aufbau, so dass Messungen die Anwendbarkeit der entwickelten Algorithmen gewährleisten und validieren.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/795333048balde.txt
Böhler, Andreas;
Modellbildung und dynamische Untersuchungen biologisch inspirierter Sensoren am Beispiel Tiervibrisse - 127 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014

Zur Unterstützung ihres visuellen Sinnessystems verfügen Säugetiere in mehr oder weniger ausgeprägter Form über Sinneshaare zur zusätzlichen taktilen Informationserfassung. Ratten sind damit beispielsweise in der Lage, sich in ihrer Umgebung zu orientieren, Hindernisse zu detektieren und auch Informationen über ihre Größe, Form und Oberflächenstruktur zu erhalten. In dieser Arbeit soll das biologische Vorbild Vibrisse als technischer Schwingungssensor modelliert und sein dynamisches Verhalten unter Nutzung der Biegebalkentheorie der Kontinuumsmechanik analysiert werden. Dazu werden mehrere von Tiervibrissen inspirierte Modelle, die sich jeweils in ihrer Geometrie und Lagerung voneinander unterscheiden, aufgestellt und in Form einer morphologischen Matrix zusammengefasst. Für die Analyse der Dynamik sind einheitliche Parameterwerte für Vibrissen nötig, welche aus zusammengetragenen Literaturwerten ausgemacht werden. Anschließend werden unter Variation von Geometrie und Lagerung die Eigenkreisfrequenzen einzelner Modelle sowohl für einen technischen als auch für einen biologischen Satz aus Parameterwerten berechnet und miteinander verglichen. Anhand von Messwerten zum Eigenkreisfrequenzspektrum des gesamten Vibrissenfeldes aus der Literatur werden diese Ergebnisse schließlich eingeordnet, und es wird auf Modellparameter geschlossen, mit welchen den Literaturwerten entsprechende Ergebnisse erzielbar sind.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/792073606boehl.txt
Börner, Christian;
Entwicklung eines Lagerungssegmentes für Schulteroperationen - 60 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014

In der folgenden Bachelorarbeit wird das Thema "Entwicklung eines Lagerungssegments für Schulteroperationen" untersucht. Es wird eine Neukonstruktion, Optimierung und rechnerische Auslegung eines medizinischen Produkts dargestellt. Dabei ist das Ziel, vorhandene Nachteile zu reduzieren und wenn möglich zu beseitigen. Zu Beginn erfolgt eine Vorstellung des aktuellen Modells. Dazu gehören eine Analyse von Nachteilen im Praxiseinsatz und der Vergleich mit Modellen von Mitbewerbern. Anschließend erfolgt die systematische Entwicklung eines neuen Schulterlagerungssegments bis hin zu einem ersten Funktionsmuster. Der Entwicklungsprozess beginnt mit dem Schreiben eines Lastenhefts. Darauf aufbauend folgt eine Prinzipfindung mit anschließendem Variantenvergleich und sicherheitsgerechter Dimensionierung. Das Ergebnis dieser Arbeit bildet eine CAD erstellte Lösung eines ersten Funktionsmusters. In einem Ausblick werden Probleme sowie Verbesserungspotential erläutert.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/790135183boern.txt
Dannberg, Oliver;
Entwicklung einer Orientierungseinheit für ein haptisches Eingabegerät - 71 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014

Diese Bachelorarbeit beschreibt den konstruktiven Entwicklungsprozess eines haptischen Eingabegeräts zur Aufnahme der Bewegung des menschlichen Arm-Hand-Apparates. Dafür wurden zu Beginn bestehende Systeme analysiert und deren Schwächen aufgezeigt. Anschließend wurden Haupt- und Nebenfunktionen ermittelt und jeweils geeignete technische Prinzipe dafür gesucht. Diese wurden nach geeigneten Kriterien bewertet und anschließend jeweils die beste Variante ausgewählt. Die zur direkten kinematischen Transformation benötigte Rotationsmatrix wurde hergeleitet und daran das Problem der Singularitäten gezeigt. Die funktionsrelevanten Komponenten wurden dimensioniert und deren Parameter mit den Anforderungen verglichen. Aus dem konstruktiven Entwicklungsprozess ging ein CAD-Entwurf hervor, anhand dessen die Umsetzung der Teilfunktionen erläutert wird.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/789524805dannb.txt
Quast, Roland;
Dynamische Grundlagenuntersuchungen an Abgasturbolader-Gehäusen mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode - 66 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014

Der Einsatz von Abgasturboladern ermöglicht die Effizienzsteigerung und das Downsizing von Verbrennungsmotoren. Um die Entwicklungskosten für diese Komponenten gering zu halten, wird in der heutigen Forschung und Entwicklung verstärkt auf numerische Simulationsprogramme zurückgegriffen. Mit Hilfe dieser Programme können, bereits ohne kostenintensive Versuche mit Prototypen, erste aufschlussreiche Untersuchungen an einer Neuentwicklung durchgeführt werden. Die Einsatzbedingungen von Abgasturboladern sind, bedingt durch den motornahen Einbau in den Abgasstrang, dominiert von einer hohen thermisch-zyklischen Beanspruchung sowie von Motorschwingungen. Eine realitätsnahe theoretische Abbildung des Systemverhaltens erfordert eine Nachbildung des sich durch den Betriebszustand einstellenden Belastungszustandes mit niedrigem Abstraktionsgrad. Die Entwicklung derartiger theoretischer Modelle ist Stand aktueller Forschungsarbeiten. In dieser Arbeit erfolgen numerische Untersuchungen mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode zum dynamischen Verhalten des Abgassystems mit Fokus auf den Abgasturbolader unter dem Einfluss von thermischen Belastungen. Hierbei steht der Einfluss der Lage und Anzahl der Befestigungselemente auf das Schwingungsverhalten und den Beanspru-chungszustand des Abgassystems im Vordergrund. Zudem werden Maßnahmen zur Optimierung der Rechenzeit vorgestellt und bewertet.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/788976273quast.txt
Trautmann, Thomas;
Simulation eines zweistufigen Bördelvorganges an einem Hydrolager und Vergleich mit dem empirischen Versuch - 69 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014

Diese Bachelorarbeit befasst sich mit der Simulation eines zweistufigen Bördelvorgangs von Hydrolagerhülsen mit Hilfe der nichtlinearen Finiten Elemente Methode. Die Simulation wird dabei mit einem empirischen Versuch des Umformvorgangs verglichen. Hierzu wird in einem ersten Schritt die Konstruktion des bei dem Bördelvorgang eingesetzten Versuchswerkzeuges erläutert. Die anschließende theoretische Beschreibung des Umformprozesses erfolgt unter Einbeziehung verschiedener Abstraktionsstufen. Im Anschluss werden die Ergebnisse der Simulation mit denen des Experimentes verglichen. Abschließend sollen zukünftige Aufgaben und Vorschläge zur Modellerweiterung bzw. -verbesserung diskutiert werden.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/786951273traut.txt
Becker, Richard;
Untersuchungen und Optimierung eines Spiralabscheiders zur Schmutz-Luftseparierung in Reinigungsrobotern - 57 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014

Der Einsatz von Reinigungsrobotern im Heimbereich erfährt wachsender Beliebtheit, weshalb die Verkaufszahlen dieser Geräte stark zunehmen. Bisher auf dem Markt verfügbare Reinigungsroboter besitzen nur einen einfachen Behälter mit Filter zum Abscheiden von Schmutz aus der aufgesaugten Schmutz-Luft. Bei diesen Abscheidern setzt sich der Filter schnell zu und reduziert dadurch den Volumenstrom, was wiederum die Reinigungsleistung reduziert. Aufgrund der geringen Größe der Reinigungsroboter besitzen die Schmutzbehälter ein kleines Volumen. Bedingt durch das Volumen ist eine häufige Entleerung des Behälters durch den Benutzer erforderlich. Die vorliegende Arbeit analysiert das System eines Spiralabscheiders zur Separierung von Schmutz und Luft für den Einsatz in Reinigungsrobotern. Durch die Variation geeigneter Komponenten und der Untersuchung ausgewählter Parameter konnte eine höhere Konstanz des Volumenstroms sowie eine größere Schmutzbeladung erreicht werden.



Schmidt, Florian;
Entwicklung eines Prüfstandes zur realitätsabbildenenden Erzeugung von niederfrequenten extrinsischen Schwingungen zum Zwecke der Charakterisierung des Schwingungsverhaltens von Operationsmikroskopen - 128 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014

Eine Vielzahl von operativen Eingriffen wird inzwischen mittels Unterstützung von Operationsmikroskopen durchgeführt. Dabei sind die Anforderungen an die mechanischen Komponenten der Stativsysteme bezüglich Positioniergenauigkeit und Positionstreue gegenüber extrinsischen Schwingungseinflüssen erwartungsgemäß hoch. Gängige Störgrößen sind extrinsische Schwingungen im Frequenzbereich von 4-14 Hz, hervorgerufen beispielsweise durch Klimaanlagen, Aufzüge, Schritte oder Straßenverkehr. Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung eines Schwingungsprüfstands für die Stativsysteme der Operationsmikroskope zur Charakterisierung des Schwingungsverhaltens und Identifikation schwingungsrelevanter Größen. Dazu werden zunächst auf der Grundlage eines entwickelten Mehrkörpermodells die Eigenfrequenzen des Stativsystems mit Hilfe einer Modalanalyse ermittelt. Daraufhin werden die Anforderungen bezüglich der Anregung des schwingungsfähigen Systems analysiert, mit denen die schwingungsrelevanten Größen, u.a. die Eigenfrequenzen, mit Hilfe des zu entwickelnden Prüfstands abgebildet werden können. Kernaufgabe ist hierbei eine Identifikation dieser Größen im Frequenzbereich zu ermöglich. Dies setzt eine klare Trennung der Anregungsfunktion von der schwingungsrelevanten Größen umfassenden Übertragungsfunktion voraus. Die analysierten Anforderungen beziehen sich in erster Linie auf die Anregungsrichtung des Systems und die Anregungssignale, welche die Eingangssignale der Prüfung darstellen. Als Ergebnis der Arbeit folgte ein Gesamtkonzept, welches die definierte periodische Schwingungsanregung, Schwingungsmessung und Auswertung des transienten Messsignals mittels diskreter Fouriertransformation umfasst.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/782572634schmi.txt
Klaus, Vanessa;
Entwurf und Untersuchung des dynamischen Verhaltens einer aktiven Schwingungsdämpfung mittels elektrodynamischer Antriebe - 29 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014

Die vorliegende Bachelorarbeit befasst sich mit der Untersuchung und Optimierung des dynamischen Verhaltens einer Zentrifuge, welches mittels aktiver Schwingungsisolation verbessert werden soll. Im ersten Teil der Arbeit wird das dynamische Verhalten mit Hilfe eines Mehrkörpersimulationsprogrammes untersucht. Dazu werden mehrere Mehrkörpermodelle erstellt. Durch eine Simulation des dynamischen Verhaltens werden die Eigenfrequenzen des technischen Systems ermittelt. Im zweiten Teil werden die Simulationsergebnisse validiert, dazu wird ein Testaufbau realisiert. Die Untersuchung des Prüfobjektes wird auf die Bereiche der simulativ ermittelten Eigenfrequenzen eingegrenzt. Die Erfassung der Bewegung erfolgt mittels zweier Beschleunigungssensoren. Die Ergebnisse werden in Diagrammen und Lissajous-Figuren dargestellt und unter Zuhilfenahme der theoretischen Grundlagen der mechanischen Schwingungen bewertet. Im Betriebsfall wird die Zentrifuge durch eine Unwucht angeregt. Die Reduzierung der Auswirkung der Unwuchterregung in einer medizinisch genutzten Zentrifuge wird durch den Einsatz von Aktoren erreicht. Diese werden neben den passiven Elementen parallel angeordnet. Das Ergebnis der Arbeit bildet die Grundlage für die weitere Optimierung des dynamischen Verhaltens der Zentrifuge. Darauf aufbauend können in den nachfolgenden Simulationen gezielt Lösungsmöglichkeiten untersucht werden um die auftretenden Schwingungserscheinungen zu mindern.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/78160236Xklaus.txt
Hofmann, Martin;
Beiträge zu strukturdynamischen Untersuchungen von biegeschwingenden Kontinua mittels linearer und nichtlinearer Modelle - 49 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014

Diese Arbeit gibt einen kurzen Überblick über die kontinuierliche lineare und nichtlineare dynamische und statische Theorie von Biegeproblemen. Dabei liegt ein Fokus auf Verständlichkeit und Anwendbarkeit. Deshalb sind die genutzten Maple-Skripte auf Anfrage erhältlich. Nach kurzer Erläuterung der Definition und Begriffe wird auf die wissenschaftliche Methode eingegangen. Der Hauptteil der Arbeit ist untergliedert in statische und dynamische Modelle, die nacheinander vorgestellt, voneinander abgegrenzt und schließlich ineinander überführt werden. In einem die Arbeit begleitenden Beispiel werden die Auswirkungen von Steigkeitsänderungen diskutiert und die Validität der genutzten Modelle hinterfragt. Mehrfach wird in der Arbeit auf die richtige Anwendung der Modelle eingegangen. Wichtig ist hierbei, dass die Grundlagen richtig vermittelt werden und das Verständnis der Modelle entsteht. Die Mathematik steht dann als Hilfsmittel zu Verfügung. Um den Überblick zu behalten, wird für jedes Modell gezeigt, wie es andere Modelle erweitert und wie es auf diese zurückgeführt werden kann. Ein Ausblick liefert zu guter Letzt weitere Informationen über Forschungsfelder innerhalb der mechanischen Biegetheorie und interessante Anwendungsgebiete.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/781209250hofma.txt
Gorges, Stephan;
Entwicklung und Erprobung eines kaskadierten wurmartigen Lokomotionssystems - 96 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014

Die vorliegende Arbeit beschreibt die Inbetriebnahme eines kaskadierten wurmartigen Lokomotionssystems. Im ersten Teil wird das biologische Vorbild dieses Roboters dargestellt und dessen Fortbewegungsart erläutert. Weiterhin werden die Stärken und Schwächen des Roboters und ähnlicher wurmartiger Bewegungssysteme beschrieben. Danach werden die theoretischen Grundlagen der Wurmrobotik dargestellt. Darauf aufbauend wird ein Berechnungsalgorithmus zur Generierung verschiedener Bewegungsmuster hergeleitet. Als Experimentierumgebung ist ein Aufbau notwendig, auf dem sich der Roboter fortbewegen kann. Dazu werden im dritten Teil Kriterien ausgearbeitet, nach welchen drei entworfene technische Prinzipe verglichen werden. Die konstruktive Realisierung des gewählten Prinzips wird ausführlich dargestellt. Weiterhin wird eine Software präsentiert, welche entwickelt wurde, um den Roboter mit verschiedenen Bewegungsmustern komfortabel ansteuern zu können. Abschließend werden die Ergebnisse dieser Arbeit zusammengefasst und zukünftige Aufgabenfelder aufgezeigt.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/779182979gorge.txt
Credo, Tanja;
Untersuchung des dynamischen Verhaltens und die konstruktive Verbesserung einer Zentrifuge - 66 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014

Die vorliegenden Bachelorarbeit befasst sich mit der Untersuchung des dynamischen Verhaltens und der konstruktiven Optimierung einer Zentrifuge. Zur systematischen Umsetzung des Themas werden Schwingungsmessungen mit verschiedenen Rotoren durchgeführt, die entstehenden Ergebnisse mit Hilfe der Theorie über mechanische Schwingung bewertet und auf dieser Grundlage neue Lösungsmöglichkeiten zur Entkopplung von Rotor und Gehäuse entwickelt. Beim Durchlaufen der laut Herstellerangaben maximalen Drehzahlbereiche kommt es in bestimmten Bereichen zu starken Geräuschbelastungen. Dies lässt auf eine fremderregte Schwingung des Gehäuses durch den Rotor schließen. Mit Hilfe eines Beschleunigungssensors werden Messreihen aufgenommen und ausgewertet. Die entstehenden Kurven werden anhand der Schwingungstechnik erklärt und darauf basierend spezielle Lösungsansätze zum Trennen von Gehäuse und Rotor entwickelt. Ein bereits bestehender Lösungsvorschlag wird im praktischen Teil der Arbeit konstruktiv umgesetzt und Messungen unter identischen Bedingungen durchgeführt. Beim Vergleich der jeweiligen Kurven, welche durch die Auswertung der Messreihen entstehen, zeigt sich eine Veränderung im Spektrum. Allerdings weisen die Kurven trotz konstruktiver Verbesserungen Schwingungsmaxima auf. Diese Schwingungsmaxima sind Ursache für die Geräuschbelastung in einem höheren Frequenzbereich. Auf Grundlage dieser Ergebnisse werden zwei weitere konstruktive Optimierungen erstellt. Im Folgenden müssen diese konstruktiven Vorschläge praktisch umgesetzt werden. Durch die Aufnahme von weiteren Messungen (unter identischen Bedingungen) und deren Auswertung kann gezeigt werden, ob einer der Vorschläge die optimale Lösung beinhaltet.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/779178106credo.txt
Gropengießer, Matthias;
Anwendung nichtlinearer Biegetheorie auf elastische Balken zur Objektabtastung am Beispiel passiver Vibrissen unterschiedlicher Gestalt - 97 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014

Eine Vielzahl von Tieren verfügt über Schnurrhaare (sogenannte Vibrissen). Robben verfügen dank dieser sich in der Schnauzenregion befindlichen Tasthaare über die Fähigkeit, auch im trüben Wasser zu jagen. Ratten und Mäuse orientieren sich mittels mechanischer Sinnesorgane, und Spinnen können sogar geringste Luftverwirbelungen mittels dieser Trichobothrien detektieren. In dieser Arbeit sollen derartige taktile Sinnesorgane aus der Biologie mit mechanischen Modellen entwickelt. Dabei spielt der elastische Balken der Kontinuumsmechanik eine wichtige Rolle. Diverse mechanische Modelle werden in dieser Arbeit vorgestellt, wobei ein Fokus auf das Biegeverhalten der Balken in Abhängigkeit von der Geometrie der technischen Vibrisse geworfen wird. Dazu werden zunächst unterschiedliche Biegetheorien nach Bernoulli (lineare und nichtlineare Biegetheorie) auf ihre Eignung zur Abbildung der Verformung von Vibrissen untersucht. Anschließend wird ein nichtlineares Biegemodell in Parameterdarstellung aufgestellt und für unterschiedliche Kraftangriffsvarianten Verformungen grafisch visualisiert, indem das System aus (nicht-) linearen Verformungsdifferentialgleichungen mit den zugehörigen Randbedingungen gelöst wird. Im Anschluss daran wird ein quasi-statischer Vorbeizug einer vorerst zylindrischen Vibrisse an unterschiedlichen Konturen (Kreisen und Parabeln) berechnet und die Observablen des Systems (die Lagerreaktionen der Einspannung) ausgewertet. Dieser Vorbeizug beschreibt das Vorbeistreichen einer Vibrisse an Objekten in Form der beobachteten Objektabtastung der realen Tiere. Für selbige Konturen schließt sich dann die Auswertung eines Vorbeizugs für konische Vibrissen an, um durch die Geometrieveränderung der Vibrisse Aufschlüsse auf den Effekt dieser in Bezug auf die Observablen zu erhalten. Die berechneten Observablen hängen essentiell von der Form und der Lage des Objektes (bzw. der Kontur) ab, was sich in zahlreichen Simulationen zeigt.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/778535177grope.txt
Mixanek, Florian;
Modellbildung und Simulation von piezoelektrischen Kleinstrobotern - 100 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014

Die vorliegende Bachelorarbeit beschäftigt sich mit einem piezoelektrisch und in Resonanz betriebenem Lokomotionssystem. Als Antrieb dient ein zentrales, kreisförmiges Piezo-Unimorph-Element welches über drei beinartige Drahtgeometrien Kontakt zum Untergrund herstellt und durch harmonische Schwingungserregung die Fortbewegung gewährleistet. Hauptaufgabe ist es, das Bewegungsverhalten in Abhängigkeit von den Eigenfrequenzen zu klassifizieren und auf Bewegungsmuster zu untersuchen. Im Fokus steht dabei die Analyse des Einflusses der Antriebsbeine auf die Bewegungscharakteristik. Durch analytische Modellbildung, numerische Berechnungen und Vergleiche mit experimentellen Daten, soll festgestellt werden, inwiefern mit einer Variation verschiedener Parameter der Beingeometrien und deren Anbindung an das Antriebselement die Bewegung gezielt beeinflusst bzw. gesteuert werden kann.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/777461358mixan.txt
Schaub, Christian;
Gelenkbildung in doppelschaligen Sandwichstrukturen unter crachrelevanter Druck-Biege-Belastung - 179 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Diplomarbeit, 2013

Um die Crashsicherheit von Flugzeugen in doppelschaliger Rumpfbauweise zu verbessern, wurde ein Triggerkonzept entwickelt, mit Hilfe dessen es möglich ist, definierte Versagensstellen und -lasten gezielt zu erzeugen, was durch experimentelle Untersuchungen bereits validiert werden konnte. In der vorliegenden Arbeit wurden weitere Untersuchungen angestellt, um ein tiefgreifendes Verständnis des Belastungszustandes zu erlangen. Die für die Analyse des Biegemomenten-Druckkraft-Verhältnisses benötigten Materialdaten der Deckschichten wurden durch Zug- und Drucktests bestimmt. Um zeit- und kostenaufwändige Experimente zu vermeiden, wurde ein implizites FE-Modell erzeugt und anhand der experimentellen Untersuchungen validiert. Mit Hilfe dieses Modells wurden die herrschenden Spannungsverteilungen und Biegemoment-Druckkraft-Verhältnisse ermittelt und darüber hinaus durch die Implementierung einer Kernversagenshypothese Aussagen zum Lastniveau und zur Stelle des Kernversagens getroffen, wobei der Nachweis geführt wurde, dass globales Beulen als Versagensursache ausscheidet. Weiterhin wurde das Triggerprinzip auf seine Wirksamkeit bei mit LCF-Spanten versteiften, doppelschaligen Sandwichpaneelen analysiert. Aussagen über das Nachbruchverhalten und die Rolle der an der Energieabsorption beteiligten Komponenten des getriggerten und ungetriggerten Rumpfpaneels mit und ohne LCF-Spant-Versteifung konnten mit Hilfe expliziter Simulationen getroffen werden.



Schwabe, Erik;
Entwicklung von nachgiebigen Greiferstrukturen auf Basis magnetosensitiver Elastomere - 128 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

Diese Arbeit behandelt die Entwicklung eines mechanisch nachgiebigen Greifers auf Basis magnetosensitiver Elastomere. Die mechanischen Eigenschaften und die Gestalt von Strukturen, bestehend aus diesen Werkstoffen, können durch Magnetfelder verändert werden. In einem ersten Schritt der Arbeit werden experimentelle Untersuchungen zum statisch-mechanischen Materialverhalten eines ausgewählten magnetosensitiven Elastomers, bestehend aus einem Silikon-Elastomer und Carbonyl-Eisen-Pulver, durchgeführt. Der Fokus hierbei liegt auf der Betrachtung des, für diese gefüllten Elastomere charakteristischen, Mullins-Effektes in Abhängigkeit des permeablen Pulveranteils. Anschließend werden verschiedene Greiferprinzipien diskutiert und in Hinblick auf das zu verwendende Material und elektromagnetisches Antriebsprinzip bewertet. Zum Manipulieren von empfindlichen Gegenständen werden bevorzugt Greifer auf Basis von Formschluss verwendet. Hierbei stellen sogenannte Fin-Ray-Strukturen eine vielversprechende Alternative dar. Den wesentlichen Schwerpunkt der Arbeit bildet die Entwicklung von Greiferfingern auf Grundlage des Fin-Ray-Effektes unter Verwendung des magnetosensitiven Werkstoffes. Die Festlegung der Gestalt der Strukturen erfolgt hierbei mit Hilfe von numerischen Untersuchungen. Zur Verifizierung der theoretischen Ergebnisse wird abschließend ein Greifer, mit den entworfenen Fingern, experimentell erprobt, sowie seine Einsatzmöglichkeiten diskutiert.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/775122742schwa.txt
Will, Christoph;
Anwendung nichtlinearer Biegetheorie auf elastische Balken zur Objektabtastung am Beispiel passiver Vibrissen mit unterschiedlicher Lagerung - 71 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

Ratten und Mäuse sind in der Lage mit nur wenigen Berührungen ihrer mystazialen Vibrissen (Sinneshaare) Objekte zuverlässig zu erkennen. In dieser Arbeit wird das biologische Vorbild Vibrisse durch lange schlanke Balken modelliert, welche große Auslenkungen aufweisen dürfen. Der Fokus liegt dabei auf der Lagerung dieser Balken im Hinblick auf die Hypothese, dass die Tiere die Lagersteifigkeit gezielt steuern können, um unterschiedliche Aufgaben besser lösen zu können. Zuerst wird der Vorbeizug einer Vibrisse an einem streng konvexen Profil unter Verwendung einer Einspannung als Lagerung berechnet. Diese Problemstellung führt auf ein nichtlineares Randwertproblem mit singulärer Jakobimatrix. Von Beginn an wird dieses Problem weitestgehend analytisch betrachtet, was zu einer Formel für den Kontaktpunkt führt. Es wird anschließend gezeigt, dass es möglich ist, den Kontaktpunkt der Vibrisse mit dem Profil einzig aus den Observablen (Lagerreaktionen und der Position der Lagerung) zu bestimmen. Anschließend wird die starre Lagerung durch eine elastische Lagerung ersetzt. Auch dieses Problem wird analytisch behandelt und es werden Profile mit verschiedenen Federsteifigkeiten aus den Observablen rekonstruiert. Zusätzlich dazu werden Möglichkeiten aufgezeigt, wie sich eine Änderung der Lagersteifigkeit auf die Observablen auswirkt. Auch bei sich ändernder Lagersteifigkeit ist eine genaue Bestimmung des Kontaktpunktes möglich.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/774878800will.txt
Würl, Konrad;
Konzeption und Konstruktion eines kombiniert translatorisch-rotatorischen Aktuators für hochdynamische Anwendungen - 112 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

Lineare und rotative Motoren mit je einem Freiheitsgrad sind schon seit Jahrzehnten Stand der Technik. Antriebe, die eine überlagerte Bewegung mit zwei Freiheitsgraden anbieten (Freiheitsgrad = 2), sind jedoch großteils nur konzeptionell vorhanden und Nutzen für die Linearbewegung oftmals eine Kombination aus Motor und Gewindespindel. Die rotierende Bewegung wird von einem zusätzlichen Motor bereitgestellt. Komplizierte Getriebe überlagern beide Bewegungen, weswegen infolge hoher Trägheiten und Limitierungen des Spindelsystems hochdynamische Zustellbewegungen nicht möglich sind. Der Einsatz eines Solenoidmotors als Linearantrieb eröffnet neue Möglichkeiten einen Dreh-Linear-Aktuator umzusetzen. Durch die direkte Bereitstellung der Linearbewegung, können hochdynamische Zustellbewegungen realisiert werden. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines solchen Aktuators. Zu Beginn der Arbeit werden verschiedene Anwendungsgebiete vorgestellt, in denen ein hochdynamischer Dreh-Linear-Aktuator Einsatz finden könnte. Anschließend zeigt ein Vergleich, dass die Dynamik des Solenoidmotors deutlich oberhalb derer liegt, die mit einem vergleichbaren Antrieb mit Spindelsystem erreicht werden kann. Die Konzeption des Dreh-Linear-Aktuators erfolgt nach dem "Konstruktiven Entwicklungsprozess (KEP)". Zunächst wird eine Funktionsstruktur erstellt und den darin gefundenen Teilfunktionen, in einer morphologischen Matrix, Teillösungen zugeordnet. Besonders die Führung der mechanischen Komponenten und die Wegerfassung stellen sich als kritische Teilfunktionen dar, sodass diese detaillierter betrachtet werden. Die Ergebnisse münden in fünf verschiedenen Lösungskonzepten, die am Ende der Konzeption miteinander verglichen werden. Das präferierte Konzept wird anschließend konstruktiv umgesetzt und hinsichtlich Schwingungsverhalten, Verformung, Toleranzen, Thermik, Montage und Kosten betrachtet.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/771756216wuerl.txt
Viehweger, Marco;
Aufbau eines "Modell-Tools" zur Simulation der mechanischen Eigenschaften von Gummi-Metall-Elementen bei der Analyse von Mehrkörper-Systemen (MKS) - 116 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

Das grundlegende Ziel dieser Arbeit ist die Bestimmung der mechanischen Eigenschaften von Gummi-Metall-Elementen (GME) als Voraussetzung für MKS-Simulationen. Die Objekte dieser Simulationen sind in erster Linie Laborzentrifugen, in denen GME eingesetzt werden. Unter dem Begriff der mechanischen Eigenschaften sind jeweils für alle Beanspruchungsarten zum einen die Steifigkeitswerte und zum anderen die Dämpfungskonstanten zu verstehen. Um diese Kennwerte zu ermitteln, werden an der TU Ilmenau vorhandene Prüfstände genutzt. Dies ist allerdings nur für Zug-, Druck- und Schubbeanspruchung möglich. Für Torsions- und Biegebeanspruchung werden daher eigene Messaufbauten konzipiert, die sowohl zur Bestimmung der entsprechenden Steifigkeits- als auch der Dämpfungswerte genutzt werden können. Die Zug- und Drucksteifigkeit wird mithilfe einer Universal-Zug-Druck-Prüfmaschine ermittelt. Auch die Schubsteifigkeit wird auf diese Weise gemessen, allerdings wird dafür eine spezielle Messanordnung der zu prüfenden GME verwendet. Da die zur Verfügung stehende Universal-Zug-Druck-Prüfmaschine keine dynamischen Prüfungen zulässt, erfolgt die Bestimmung von Zug-, Druck- und Schubdämpfung mithilfe eines servohydraulischen Prüfstandes, dessen eigentlicher Zweck die Prüfung von Kraftfahrzeugstoßdämpfern ist. Für die Ermittlung der Dämpfungskonstanten werden zwei Verfahren genutzt: Erzwungene harmonische Schwingungen in Verbindung mit den Prüfstandsmessungen und Ausschwingversuche in Kombination mit den eigens konzipierten Aufbauten. Gewissermaßen als Nebenprodukt lässt sich aus den Ergebnissen des erstgenannten Verfahrens die Größe der dynamischen Zug-, Druck- und Schubsteifigkeit bestimmen. Schließlich bilden die auf den unterschiedlichenWegen ermittelten Steifigkeitswerte und Dämpfungskonstanten die Steifigkeitsmatrix C bzw. die Dämpfungsmatrix D, die elementarer Bestandteil der allgemeinen räumlichen Bewegungs-Differentialgleichung sind. Für MKS-Simulationen bilden diese Matrizen zugleich das Materialverhalten der GME zahlenmäßig ab.



Hebestreit, Björn;
Untersuchungen zum Einsatz elasto-plastischer Werkstoffmodelle in zyklischen thermisch-mechanischen FE-Analysen für Abgasturbolader - 86 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

Der Einsatz von Abgasturboladern gewinnt durch die Leistungs- und Effizienzsteigerung immer mehr an Bedeutung. Wegen der hohen Abgastemperaturen, innerhalb des Turboladers, liegt eine hohe zyklische thermo-mechanische Belastung vor, welche zu plastischen Verformungen des Turbinengehäuses führt. Aufgrund des verstärkten Einsatzes von numerischen Simulationen zur kosten- und zeitgünstigen Optimierung von Prototypen, ist eine Auseinandersetzung mit Werkstoffmodellen Voraussetzung für die erfolgreiche Durchführung der Simulationen. Aus diesem Grund wurden im Rahmen dieser Arbeit Grundlagenuntersuchungen zu den am häufigsten angewendeten elasto-plastischen Werkstoffmodellen für Metalle durchgeführt. Hierbei wurde ein Berechnungsalgorithmus bereitgestellt und anschließend mit Hilfe eines kommerziell verfügbaren FEM-Programmes verifiziert, mit welchem das elasto-plastische Werkstoffverhalten, für die Fälle isotroper und kinematischer Verfestigung, für einen beliebigen Beanspruchungszustand eines Grundelements untersucht werden kann und die Unterschiede zwischen beiden Verfestigungsarten einfach veranschaulicht werden können. Anschließend erfolgten FEM-Berechnungen an einem Referenz-Abgasturbolader, mit Hilfe von Ansys® v14, mit der Zielsetzung vergleichende Betrachtungen zum strukturmechanischen Verhalten, unter Verwendung verschiedener elasto-plastischer Werkstoffmodelle, durchführen zu können.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/770655890hebes.txt
Flack, Maximilian;
Adaptive Regelung im Fettsensor - 87 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

Die Arbeit umfasst die Analyse des Aufbaus und der Funktion eines Fettsensors, Recherche zum Stand der Technik und die Entwicklung einer adaptiven Regelungsstrategie. Diese wird in MATLAB umgesetzt und empirische Auswertungen zur Kalibrierung anhand von Ergebnissen aus Simulationen bestimmen die Festlegung der einstellbaren Parameter.



Feustel, Stefan;
Konstruktiver Entwurf eines Multifunktionalen Prüfstandes für Mobilitätsunterstützungssysteme und ihre Nutzer - 122 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

This bachelor thesis deals with the design and development of a multifunctional dynamometer. The aim is to simulate the ride of a human with mobility aid in his natural environment. It enables the possibility of uneven ground and hill and valley drives. This gives the chance to obtain data and conclusions as well as to improve future mobility aids und realize an improved user interface. The thesis reflects common mobility aids, the state of technology and the constructive development process. The concepts will be evaluated objectively after a functional analysis. The following construction is described in detail.



Fasse, Sven;
Synthese eines alternativen mechanischen Tiefpassfilters auf Basis einer Leistungsverzweigung zur Reduktion der Drehungleichförmigkeit des Verbrennungsmotors im PKW-Antriebsstrang - 83 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

Diese Bachelorarbeit befasst sich mit der Synthese neuer passiver Konzepte zur Reduktion von mechanischen Drehschwingungen in Kraftfahrzeugantriebssträngen, die durch die Drehungleichförmigkeit des Verbrennungsmotors hervorgerufen werden.



Sauter, Anton;
Aufbau eines Simulationsmodells zur Analyse des dynamischen Verhaltens einer Zentrifuge - 90 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

In dieser Bachelorarbeit wird zunächst, ausgehend von einer Einführung in die Rotordynamik, auf spezielle dynamische Probleme von Laborzentrifugen eingegangen. Hierbei liegt der Fokus vor allem auf dem Kernelement einer Laborzentrifuge: Dem einseitig elastisch abgestützten grundsätzlich unwuchtbehaftetem Rotorsystem. Diese theoretischen Betrachtungen bieten dann die Grundlage für die darauffolgend beschriebenen experimentellen Untersuchungen. Hier werden zunächst mittels Lasersensoren Schwingungsmessungen an einem vereinfachtem Rotorsystem durchgeführt. Durch das Softwarepaket ME'scopeVES können diese Messungen dann ausgewertet werden, indem unter anderem ein Animationsmodell aufgebaut wird, an dem die Schwingungen des Systems veranschaulicht werden können. Da die, für den Anwender störende, Geräuschentwicklung der Anlage in der Regel durch die Schwingungsübertragung vom Rotorsystem auf das Gestell der Zentrifuge entsteht, werden auch Messungen am Gestell vorgenommen. Hier wird nach dem sog. Impulshammerverfahren eine Modalanalyse durchgeführt. Die Auswertung der Messung erfolgt wiederum durch die Software ME'scopeVES, mit der an einem 3D-Animationsmodell die Bewegungsformen der einzelnen Moden verdeutlicht werden können. Die Arbeit schafft so erweitere Einblicke in das dynamische Verhalten einer Laborzentrifuge.



Dittmer, Nils;
Thermisch-mechanische Grundlagenuntersuchungen an Abgasturboladern mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode - 75 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

Der Abgasturbolader ist ein effektives Mittel zur Leistungssteigerung und für Downsizing von Verbrennungsmotoren. Aufgrund der hohen Abgastemperatur unterliegt er auch im normalen Betrieb einer hohen thermomechanischen zyklischen Beanspruchung, wodurch Risse am Turbinengehäuse entstehen können. Bedingt durch immer kürzer werdende Entwicklungszeiten soll die Identifizierung rissgefährdeter Bereiche bereits im konstruktiven Entwurfsprozess erfolgen. Die hierfür notwendigen theoretischen Untersuchungen sind aktuell mit einem großen Zeitaufwand verbunden und liefern häufig Ergebnisse mit nicht zufriedenstellender Qualität. Aus diesem Grund wurde im Rahmen dieser Masterarbeit zunächst eine Literaturrecherche zur Rissbildung sowie Rissausbreitung durchgeführt. Anschliessend wurden transiente thermisch-mechanische nichtlineare FE-Analysen an einem Abgastrakt durchgeführt, mit welchen Aussagen über mögliche Rissstellen im Turbinengehäuse getroffen werden können. Abschließend wurden Betrachtungen zur Optimierung der Simulation durch Reduzierung der Berechnungsdauer durchgeführt.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/757169740dittm.txt
Melzer, Christiane;
Untersuchung dynamischer Probleme am einseitig gelagerten Rotor - 60 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

Das Ziel der Arbeit besteht in der Untersuchung der Dynamik von einseitig gelagerten Rotoren, insbesondere soll das Verhalten bei Unwuchterregung betrachtet werden. Darauf aufbauend soll ein geeignetes MKS-Modell erstellt werden und die Voraussetzungen für Parameterstudien mittels eines Simulationswerkzeuges zu schaffen. Aufgaben: - Literaturrecherche Rotordynamik und zur Modellbildung - Untersuchung des dynamischen Verhaltens an einem Testaufbau; - Identifikation von Parametern; - Erarbeitung von geeigneten MKS-Modellen in alaska.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/756483395melze.txt
Wawerka, Simon;
Entwicklung eines gewichtskraftkompensierten passiven Positionierarmes zum Tragen und manuellen Positionieren einer aktiven Robotereinheit - 62 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

Die Bachelorarbeit beschreibt den Konstruktiven Entwicklungsprozess eines fixierbaren Stativarmes mit Gewichtsausgleich und Freiheitsgrad 6 zum Tragen einer aktiven Robotereinheit. Dazu sind geeignete kinematische Strukturen anhand der Anforderungsliste bewertet und ausgewählt worden, der Arbeitsraum konnte über zeichnerische Verfahren eingegrenzt werden. Zur Auswahl der durch Gewichtskraftkompensation entlasteten Gelenke ist das mechanische Modell des Stativarmes hinsichtlich der auftretenden lageabhängigen Belastungen berechnet worden. Prinzipe für Gewichtsausgleich und Fixierung wurden erörtert und für die Anwendung dimensioniert. Dabei konnte eine nahezu vollständige Gewichtsentlastung mit passiven Bauelementen für eine übliche Lage des Stativarmes über einen großen Arbeitsbereich erreicht werden. Aus dem Konstruktiven Entwicklungsprozess ging ein CAD-Entwurf hervor, sodass im nächsten Schritt die Schnittstellen zu umgebenden Baugruppen gestaltet werden können.



Riehs, Christopher;
Entwicklung eines biologisch inspirierten apedalen Lokomotionssystems - 90 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

Im Verlauf dieser Masterarbeit wurde ein System entwickelt, mit welchem die Untersuchung der wurmartigen Lokomotion in einem weiten Spektrum an Bewegungsvarianten ermöglicht wird. Als Orientierung bezüglich der Bewegungsmuster wird hierbei der Regenwurm angesehen. Nach näherer Betrachtung des biologischen Vorbildes, wurde eine ausführliche Analyse der bisherigen weltweiten Entwicklungen auf dem Gebiet der wurmartigen Robotik durchgeführt. Die Erkenntnis, welche aus dieser Analyse gewonnen wurden, dienen als Grundlage für die Entwicklungen eines apedalen Bewegungssystems, welches unter Nutzung einer Borstenstruktur eine gerichtete Bewegung erzeugt. Für die Variation des Abstandes zwischen zwei Segmenten des Systems, wird auf das Konzept der sogenannten Schubkette zurückgegriffen, welche bei sehr großen Verfahrwegen, eine hohe Kompaktheit aufweist.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/751876798riehs.txt
Krüger, Martin;
Beiträge zum Entwurf und Analyse neuartiger Regelungskonzepte für biologisch inspirierte, mechanische Bewegungssysteme - 87 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

Ausgehend vom biologischen Vorbild, dem Regenwurm, wird in der vorliegenden Arbeit zunächst ein mechanisches Modell und daraus anschließend das mathematische Berechnungsmodell abgeleitet. Dieses Modell besteht aus diskreten Massepunkten, die durch masselos angenommene Feder-Dämpfer-Aktor-Elemente miteinander verbunden sind. An jedem Massepunkt sind Spikes befestigt, die ein Zurückrutschen verhindern und somit nur eine Fortbewegungsrichtung zulassen. Die gerichtete Vorwärtsbewegung, in Form einer peristalltischen Bewegung, des Wurmroboters entsteht durch das Zusammenwirken der Abstützung der Spikes gegenüber dem Untergrund und den vorgegebenen Längenänderungen der Feder-Dämpfer-Aktor-Elemente und damit der Abstände der Massepunkte zueinander. Die Art und Weise der Änderung der Massepunktsabstände wird durch Referenztrajektorien beschrieben. Aufgabe der adaptiven Regelung ist es, durch das Aufbringen von Stellkräften die realen Massepunktsabstände den Referenztrajektorien nachzuführen. Ausgehend von einem gegebenen Programmgerüst wird die Reglerstruktur zunächst von PD auf PID erweitert. Aus Parameterstudien wird ein optimaler PID-Regler ermittelt, der als Grundlage für die im weiteren Verlauf neu entwickelten Regelungskonzepte genutzt wird. Die Trichter-Regelung, die Regelung mittels Differenzenquotient und Time Delay und die Regelung mit nicht-klassischem Feedback werden in der vorliegenden Arbeit erstmals für den speziellen Einsatz und die direkte Anwendung auf den wurmartigen Roboter implementiert. Die Erweiterung teilweise bestehender Regelungsansätze und die Durchführung von Parameterstudien bilden den Hauptteil der Arbeit. Die Simulationsergebnisse der als optimale Parametersätze bestimmten Einstellungen der jeweiligen Reglertypen werden hinsichtlich ihrer Reglerdynamik und ihres Einflusses auf das Gesamtsystem miteinander verglichen. Weitere Simulationen untersuchen das Verhalten der verschiedenen Regler beim Wechsel des Fortbewegungsmusters, da ein solcher Wechsel als Reaktion auf die Änderung bestimmter Umwelteinfüsse sinnvoll und notwendig ist, um Beschädigungen am Roboter oder Beeinträchtigungen in dessen Funktion zu vermeiden. Es werden ebenfalls Simulationen mit Kombinationen der neu implementierten Regelungen durchgeführt, die Hinweise darüber geben, ob und wie sich verschiedene Regelkonzepte aufeinander auswirken. Alle Simulationen werden mit Hilfe einer, in MATLAB programmierten, GUI durchgeführt, in der sowohl die Wurmparameter wie auch die Regelungsparameter beliebig einstellbar sind.



Schmid, Dominik;
Ermittlung des Potentials im Fußgängerschutz UpperLeg im Bereich Scheinwerfer an einer typischen Fahrzeugfront - 98 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

Gegenstand der Arbeit war die Ermittlung des Potenzials im Fußgängerschutz Hüftanprall (Upperleg) an einer typischen PKW-Fahrzeugfront. Der Scheinwerferbereich wurde in diesem Zusammenhang für den Lastfall Upperleg untersucht. Der Fokus lag auf der Erarbeitung von konstruktiven Maßnahmen, die aus Sicht des Fußgängerschutzes die Verletzungsgefahr reduzieren. Primär wurden hierfür Varianten betrachtet, die mehr Deformationsraum und somit einen weicheren Anprall an der Fahrzeugfront garantieren. Bei aktuellen Fahrzeugmodellen muss jedoch berücksichtigt werden, dass das Frontdesign und die Steifigkeit bei einem High-Speed-Crash beibehalten werden müssen. Als Bewertungsmaßstab dienten bei allen Tests die Anforderungen der Verbraucherorganisation EuroNCAP. Die entwickelten Konzepte wurden zunächst simulativ untersucht und anschließend experimentell umgesetzt sowie bewertet. Um das Verformungsverhalten des verwendeten Xenon-Scheinwerfers realitätsnah abzubilden, wurde das FE-Fußgängerschutzmodell anhand von Versuchen validiert. Das validierte Scheinwerfermodell kann als Grundlage für weiterführende Untersuchungen herangezogen werden. Abschließend wurde ein Einblick in weitere erfolgversprechende Konzepte gewährt.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/746567421schmi.txt
Schmid, Alexander;
Optimierung eines FE-Modells des Komfort-Feder-Dämpfers in Abaqus und Weiterentwicklung eines MKS-Modells für die Gesamtfahrzeugsimulation - 112 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

Gegenstand der Arbeit ist die Erweiterung eines Finite-Elemente-Modells des Luftfederdämpfers in Abaqus sowie die Erstellung eines MKS-Gesamtfahrzeugmodells für die spätere Integration. Unter anderem werden MKS-Modelle in der Automobilindustrie zur Simulation und Auslegung von Fahrwerkseigenschaften eingesetzt. Die Untersuchung des dynamischen Verhaltens von Fahrwerkskomponenten wie etwa Federung und Dämpfung steht im Vordergrund. Ein neuer Ansatz, in Form eines Luftfederdämpfers, nutzt das Medium Luft sowohl für Federungs- als auch Dämpfungseigenschaften. Um eine realitätsnahe Modellierung des Luftfederdämpfers in Abaqus zu erzielen, wurden in einem bereits bestehenden FE-Modell Druckbegrenzungsventil und Kolbenkonturierung berücksichtigt. Simulationen wurden sowohl an der Komponente Luftfederdämpfer als auch am generierten MKS-Gesamtfahrzeugmodell vorgenommen. Der Fokus der Untersuchungen galt dem Systemverhalten des Luftfederdämpfers, insbesondere der Auswirkungen auf das Gesamtfahrzeugmodell. Die Validierung erfolgte anhand vereinfachter, dynamischer Anregungen. Zur Beurteilung der Ergebnisse dienten ein Komponentenmodell des Luftfederdämpfers sowie ein Viertelfahrzeugmodell, die die wesentlichen Funktionen mit hinreichender Genauigkeit abbilden. Die Ergebnisse werden als Grundlage weiterer Untersuchen herangezogen, beispielsweise ist das harshness-Verhalten des Gesamtfahrzeugmodells zu nennen.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/746567359schmi.txt
Eckstein, Martin;
Systemstudie zur Integrationsmöglichkeit eines Selbstladesystems in ein bestehendes Repetiersystem von Merkel - 153 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2013

Gegenstand der Arbeit ist die Untersuchung der Gasdruckverläufe verschiedener Kaliber bei gleichbleibender Gasabnahmestelle. Diese Untersuchungen fanden in Zusammenarbeit mit dem Landesamt für Mess- und Eichwesen (LMET) statt. Dazu wurden Messläufe konstruiert, gefertigt und mittels Piezodrucksensoren untersucht. Diese Ergebnisse finden ihre Anwendung in der Praxis bei der Produktion von Gasdruckladern. Zu Beginn der Arbeit wurden verschiedene theoretische Ansätze für die Berechnung des Gasdruckes erläutert. Es erfolgte ein Vergleich der berechneten Ergebnisse mit den gemessenen Werten. Weiter wurde das mechanische System betrachtet und berechnet. Auf der Grundlage eines bestehenden Repetiersystems folgte eine Studie zur Integrierbarkeit eines Selbstlademechanismus. Es entstand ein Konstruktionsvorschlag. Anschließend erfolgte eine FEM Berechnung der systemrelevanten Bauteile.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/741214318eckst.txt
Seilnacht, Johannes;
Beiträge zur approximativen Berechnung des Eigenkreisfrequenz-Spektrums biegeschwingender, abgesetzter Balken mit Dämpfung - 41 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

In dieser Arbeit wird die approximative Berechnung des Eigenkreisfrequenz-Spektrums biegeschwingender Balken unter Voraussetzung der Euler Bernoulli-Theorie und der Timoshenko-Balkentheorie betrachtet. All diesen Berechnungen liegt das Modell eines einseitig eingespannten Balkens zu Grunde. Hierbei soll ermittelt werden, wie die exakte Eigenkreisfrequenz am besten zu nähern ist und in wie weit Variationen der Parameter möglich sind, um das Ergebnis möglichst genau zu nähern, ohne dabei langwierige Berechnungsabläufe vollführen zu müssen. Dabei werden zuerst Untersuchungen an Längsschwingern durchgeführt. Es wird dabei ermittelt, welche Herangehensweise sich eignet, um das Mehrmassensystem zu beschreiben. Dies geschieht, indem als Ausgangslage die exakten Eigenkreisfrequenzen berechnet werden, um diese dann mit den verschiedenen Näherungen zu vergleichen. Die Näherungen bestehen aus unterschiedliche Verteilungsarten der Massen im Bezug auf die Stablänge. Dementsprechend entstehen unterschiedliche Federsteifigkeiten und Lagen der Massepunkte. Anschließend werden Biegeschwingungen betrachtet, bei welchen ebenfalls als Grundlage die exakten Eigenkreisfrequenzen berechnet werden, um diese dann mit den Näherungen zu vergleichen. Bei den Näherungen erfolgt die Verteilung anhand von vorgegebenen Funktionen. Ziel ist es, die Näherungsverfahren zu verifizieren, um eine Grundlage zu legen für die Näherung von komplexen Systemen. Als Grundgedanke dieser Arbeit ist der Gedanke die Vibrisse von Tieren (z.B.: Ratten oder Robben), welche ein komplexes Gebilde ist und mit Blutsäcken unter der Haut gesteuert wird, mittels eines technischen Modells darzustellen.



Bisping, Bernhard;
Entwicklung und Konstruktion eines Moduls für Mobilitätsunterstützungssysteme zur Überwindung von Hindernissen und Treppen in der Nahfeldumgebung des Menschen - 96 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

Die vorliegende Masterarbeit befasst sich mit der Entwicklung und Konstruktion von Modulen zur Erweiterung der Funktionalität von Mobilitätshilfen hinsichtlich der Überwindung von Hindernissen und Treppen. Diese Module können an gängige Mobilitätshilfen angebracht werden. Ein besonderer Fokus liegt dabei auf der Nahfeldumgebung des Menschen. Die Arbeit umfasst die Betrachtung des Standes der Technik, sowie eine Patentrecherche zu Mobilitätsunterstützungssystemen und Treppensteigsystemen für Rollstühle und Lastentransportsysteme. Für das Besteigen von Treppen ist eine zusätzliche Energiequelle notwendig. Da diese Energie möglichst mechanisch gespeichert werden soll, ist die Betrachtung und Erarbeitung von Möglichkeiten der mechanischen Energiespeicherung ein wesentlicher Kernpunkt dieser Arbeit. Unterschiedliche Varianten zur Überwindung von Hindernissen und Treppen sind mithilfe des Konstruktiven Entwicklungsprozesses (KEP) erarbeitet und bewertet worden. Die konstruktive Umsetzung, Beschreibung und die zugehörigen technischen Dokumente der ausgewählten Variante, welche aus einem separaten Modul zur Hindernis- und einem zur Überwindung von Treppen besteht, sind in dieser Arbeit enthalten.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/735248621bispi.txt
Hochmuth, Robert;
Finite Element Berechnung des DISCAGE®-Sprühsystems - 83 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

Diese Arbeit befasst sich mit der FE-Berechnung des von der Uhde Inventa-Fischer AG patentierten DISCAGE®-Reaktors sowie des sich anschließenden Vakuumsystems, zur Herstellung von Polymeren. Hierzu sind zunächst theoretische Grundlagen zur Spannungskategorisierung und zu den Stoffgesetzen näher erläutert. Danach werden die einzelnen Komponenten des zu berechneten Systems detailliert beschrieben. Im vierten Gliederungspunkt der Arbeit wird auf die Modellerstellung im CAD sowie im FEM eingegangen. Die Ergebnisse der FEM Berechnung werden im fünften Gliederungspunkt ausgewertet. Hierzu erfolgen zunächst eine Spannungsauswertung der einzelnen Lastfälle sowie eine Analyse der vorliegenden Stutzenlasten. Im letzen Teil werden die Kernaussagen der Arbeit zusammenfassend dargestellt. Für weiterführende Analysen können die an das System angekoppelten Leitungen in die Betrachtung einbezogen werden. Des Weiteren können zusätzliche Lastfälle berechnet werden, welche speziell auf den jeweiligen Standort des Systems ausgerichtet sind.



Klose, Holger;
Modellbildung und FEM-Simulation von DIchtungssystemen an Automobilscheinwerfern - 127 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

Die vorliegende Masterarbeit beschäftigt sich mit der Modellbildung und FEM-Simulation von verschraubten Dichtsystemen an Automobilscheinwerfern. Im Zuge der Arbeit werden allgemein anwendbare Ersatzmodelle für Profildichtungen entwickelt. Die FE-Ersatzmodelle besitzen unterschiedliche Abstraktionsgrade hinsichtlich einer Übertragung der auftretenden Verpressungskräfte. Als Grundlage dienen experimentelle Untersuchungen an verbauten Profildichtungen. Für die Scheinwerferentwicklung der Firma HELLA wird ein FE-Modell bereitgestellt, das die Auslegung von verschraubten Dichtsystemen unterstützt und dabei eine entwicklungsbegleitende Funktionsprüfung abbildet. Der Einfluss einer Materialänderung, Änderung von Position oder Anzahl der Schraubverbindungen, Verstärkung oder Verrippung an den verwendeten Kunststoffbauteilen, kann mit Hilfe des entwickelten FE-Modells bewertet werden. Durchgeführte exemplarische Referenzmessungen zeigen die Anwendbarkeit des FE-Modells.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/734405049klose.txt
Hoder, Matthias;
Entwicklung eines Kettenantriebs für eine mobile Indoor-Roboterplattform zur Fortbewegung auf unterschiedlichen Bodenbelägen - 62 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

Zur Unterstützung und Begleitung hilfsbedürftiger Menschen im eigenen Zuhause wurde eine mobile Indoor-Roboterplattform entwickelt. Der bisher in der Plattform verwendete Radantrieb ist für glatte und harte Bodenbeläge ausgelegt und zeigt Schwächen bei der Überwindung kleinerer Hindernisse im häuslichen Bereich wie Schwellen, Teppiche usw. Ziel der vorliegenden Masterarbeit ist die Entwicklung eines Kettenantriebs zur Erfüllung der besonderen Anforderungen der geplanten Anwendung und zur Verbesserung der Fahreigenschaften. Zu diesem Zweck wurden zunächst Anforderungsliste und Funktionsstruktur erstellt. Auf dieser Basis ist eine umfangreiche Untersuchung des Standes der Technik inklusive Patentrecherche erfolgt. Die aus der Analyse gewonnenen Erkenntnisse wurden im Rahmen der Ideenfindung für den Kettenantrieb verarbeitet und mit Hilfe des Morphologischen Kastens in Form einer funktionellen Betrachtung übersichtlich dargestellt. Die aus einer qualitativen Bewertung hervorgegangenen Vorzugslösungen wurden zu einem geeigneten und in die bestehende Plattform integrierbaren Konzept kombiniert, das als CAD-Modell umgesetzt wurde. Damit ist ein Kettenantrieb entstanden, der die an das System gestellten Anforderungen erfüllt, Hindernisse überwinden kann und Verbesserungen im Fahrverhalten zeigt.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/734329954hoder.txt
Kubsch, Michél;
Regelbare Reibbremse mit Piezoaktor - 160 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

In dem Bestreben leichtere und günstigere Elektromotoren einsetzen zu können, wird der Wirkungsgrad eines Schneckengetriebes im Fensterhebermotor erhöht. Dies führt allerdings dazu, dass dessen Selbsthemmung entfällt. Ziel der folgenden wissenschaftlichen Arbeit ist es daher, alternative Lösungsprinzipien zur Selbsthemmung von Fensterhebermotoren zu entwickeln. Zudem wird der Einsatz eines Piezoaktors zur Aktivierung bzw. Deaktivierung der Hemmung geprüft. Der Stand der Technik von Selbsthemmungskonzepten sowie der Piezotechnologie wurden aufgezeigt und sechs prinzipielle Lösungen mit neun Untervarianten erarbeitet und bewertet. Aus den Lösungsvarianten wurde das Konzept der Reibhülse ausgewählt, das funktionale Verhalten mit Hilfe der Modellbildung untersucht und auf Plausibilität geprüft. Es konnte aufgezeigt werden, welche Kontaktkraft die Reibhülse, bei vorgegebenem antriebsseitigem Stellweg, auf eine Welle erzeugen kann. Des Weiteren wird das Verhältnis von antrieb- zu abtriebsseitigem Stellweg, im Fall des Spreizens der Reibhülse, ermittelt. Ausgehend von der durchgeführten Sensitivitätsanalyse, die in Zusammenarbeit mit der FEM-Simulation eine optimierte Designkonfiguration der Reibhülse liefert, wurde ein Prototyp gefertigt, welcher im Demonstrator zum Einsatz kam und erfolgreich getestet wurde. An Hand der Simulationsergebnisse wurde festgestellt, dass ein Piezoaktor die Anforderungen bzgl. Stellweg und Blockierkraft erfüllt, jedoch nach derzeitigem Stand nicht favorisiert wird.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/734087721kubsc.txt
Hörath, Dominik;
Untersuchung und Simulation der Schwingungen eines Maschinenfundaments bei Präzisionsmaschinen - 54 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung und Simulation der Schwingungen des Maschinenfundamentes bei Präzisionsmaschinen. Als Vorbild für die Modellbildung dient die Nanopositioniermaschine der Technischen Universität Ilmenau. Nach einer Literaturrecherche zum Thema Modellierung, Fundament und Mehrkörpersimulation werden die Grundlagen, die für diese Arbeit notwendig sind, erklärt. Die Simulation und die Erstellung des Modells erfolgt in zwei Schritten. Im ersten Schritt wird das Fundament auf Federelementen gegenüber dem Boden gelagert. Dabei soll geklärt werden, welche Aufstellung, welche Anzahl und welcher Federtyp für die Lagerung des Fundamentes am besten geeignet ist. Nachdem diese Punkte geklärt sind, wird das vollständige Modell und die Erkenntnisse, die durch die Simulationen gewonnen worden sind, erklärt. Dabei ist die Frage zu klären, wie die Bewegungssteuerung des Positioniersystems umzusetzen ist. Im Anschluß an die Zusammenfassung der Ergebnisse folgt ein Kapitel zur Optimierung der Modellerstellung und Erstellen von xml-Dateien.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/731771281hoera.txt
Börner, Simon;
Modellbildung, Simulation und experimentelle Untersuchungen vibrationsgetriebener mobiler Inspektionsroboter - 82 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

In dieser Bachelorarbeit wird die vibrationsgetriebene Lokomotion mit einer senkrecht zur Bewegungsrichtung oszillierenden, inneren Masse untersucht. Die zur Fortbewegung nötige Unsymmetrie im Bewegungsverlauf wird dabei über eine Vielzahl angewinkelter Borsten erreicht, deren Gesamtheit als Kontaktgeometrie bezeichnet wird. Diese Art der kriechenden Lokomotion eignet sich besonders für Umgebungen mit eingeschränkter Bewegungsfreiheit, wie etwa in engen Röhren. Ein besonderer Fokus dieser Arbeit liegt dabei auf den Einflüssen verschiedener Kontaktgeometrien auf die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Roboters. Zur Untersuchung der Zusammenhänge werden analytische Modellierungen des Systems entwickelt und deren numerische Lösungen mit experimentellen Untersuchungen verglichen. Für die experimentellen Untersuchungen werden die Geschwindigkeiten unterschiedlicher Kontaktgeometrien über variierende Anregungsfrequenzen gemessen. Zusätzlich wird anhand von Hochgeschwindigkeitsaufnahmen der Bewegungsverlauf realer Systeme mit den Simulationsergebnissen verglichen. Dabei kann gezeigt werden, dass die theoretischen Annahmen zum Bewegungsverhalten mit dem realen System übereinstimmen. Im Vergleich der numerischen Parameterstudien mit den gemessenen Geschwindigkeiten zeigt sich, dass das analytische Modell die Abhängigkeiten des realen Systems mit Einschränkungen wiedergeben kann.



Hertel, Martin;
Aufbereitung mechanischer Parameter zur Simulation von Plattenschwingungen - 113 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

Die effektive Verbesserung von mechanischen Systemen erfordert umfassende Analysen. Zusätzlich zur Systemanalyse ist auch eine Umgebungsanalyse notwendig. Dazu gehört auch das Gestell, welches oftmals aus Platten besteht. Für Optimierungssimulationen einer komplexen Nanomess- und -positioniermaschine (NMM) wird in der vorliegenden Arbeit ein MKS (Mehrkörpersystem)-Modell einer dicken Platte, die auf vier Auflagepunkten gelagert ist, erstellt. Zu diesem Zweck wird das Kontinuum Platte diskretisiert. Zur Generierung eines MKS-Modells des Kontinuums Platte werden zunächst theoretische Grundlagen zu Biegeschwingungen der untersuchten Kontinua hergeleitet. Anschließend wird ein Top-Down-Verfahren vorgestellt, mit dem die erforderlichen Parameter des Modells bestimmt werden können. Für dieses Verfahren werden Balken- und Plattenstrukturen mit diversen Methoden untersucht. Diese Analysemethoden werden auf die vorliegende Lagerung erweitert. Dabei erfolgt insbesondere auch eine Erweiterung der Verfahren auf die Anwendung der Theorie der dicken Platten nach Reissner/Mindlin. Anhand der Analyseergebnisse werden die Steifigkeitswerte des Modells theoretisch ermittelt und mit Untersuchungsergebnissen der real vorliegenden Platte verglichen. Auf dieser Basis wird ein Modell für das MKS-Simulationsprogramm alaska generiert. Es werden Kriterien zur Beurteilung des Modells herausgearbeitet und auf das MKS-Modell angewandt. Weitergehende Simulationen zum Vergleich mit FEM-Resultaten werden durchgeführt. Weiterhin wird eine Methode zur sehr effektiven Erstellung von Plattenmodellen in alaska implementiert. Aus diesem Grund kann nicht nur das eine erstellte Modell der Platte untersucht werden, sondern es wird eine Vielzahl von Platten mit unterschiedlichsten Lagerungen untersucht. Damit kann auch die Methode der Parameteridentifikation abgesichert werden.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/72916876Xherte.txt
Tschepe, Steven;
Entwicklung und Konstruktion struktureller Verbindungselemente in Aluminium-CFK Hybridbauweise - 139 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

Durch strenger werdende gesetzliche Anforderungen und den Kundenwunsch nach immer mehr Sicherheits- und Komfortsystemen, sind die Automobile in den letzten Jahren beständig schwerer geworden. Die Fahrzeugmasse hat direkten Einfluss auf den für die Fortbewegung notwendigen Energiebedarf und den daraus resultierende Schadstoffausstoß. Um diesem Trend entgegen zu wirken und die Fahrzeugmasse zu reduzieren, wird fortwährend an neuen Leichtbauwerkstoffen und Materialkonzepten. Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung der Verbindungsstelle zwischen einer faserverstärkten Leichtbaustruktur und einem konventionellen Stahlteil. Im Detail handelt es sich dabei um die Anbindung eines Sitzgestells an einen Unterboden in CFK-Sandwichbauweise. Dazu werden verschiedene Lösungsansätze für Krafteinleitungselemente entworfen und diese mit experimentellen Entwicklungsmethoden auf ihre Eigenschaften hin untersucht. Abschließend finden ein Vergleich und die Bewertung der Teile hinsichtlich der zuvor ermittelten Anforderungen statt.



Müller, Christopher;
Mehrkörpersystementwurf und -simulation von biologisch inspirierten Sensorsystemen am Beispiel Vibrisse - 129 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

Vibrissen sind taktile Sinnesorgane, die insbesondere von Mäusen und Ratten genutzt werden, um ihre Umgebung zu erforschen. Neben der Fähigkeit, passiv Reize wahrzunehmen, sind die Nagetiere in der Lage, ihre Tasthaare mithilfe der in- und extrinsischen Gesichtsmuskulatur in Bewegung zu versetzten und so Quantität und Qualität der Reizinformationen aktiv zu steuern. Auf Basis dieses biologischen Sensorsystems werden zwei Mehrkörpermodelle entwickelt, die ein stark vereinfachtes mechanisches Modell einer Vibrisse darstellen und lediglich einige relavante Eigenschaften des Vorbildes berücksichtigen. Zurückgegriffen wird bei der Modellbildung zudem auf vorhandene Erkenntnisse über bereits bestehende Vibrissenmodelle in der Literatur. Die schrittweise Erhöhung der Körperanzahl und damit des Freiheitsgrades kann dabei als Übergang von Starrkörper- zu Kontinuummodellen angesehen werden. Ein Großteil der Arbeit beschäftigt sich mit der Anpassung und Auswahl eines geeigneten Regelalgorithmus. In Anlehnung an die Gesichtsmuskulatur des biologischen Vorbildes ist dieser dafür zuständig, dass die Körper des Modells einer vorgegebenen Trajektorie folgen. Numerische Simulationen werden verwendet, um verschiedene adaptive Regelungsverfahren zu vergleichen und die entwickelten Modelle hinsichtlich Wahrnehmungs- und Anpassungsfähigkeit zu untersuchen. Anhand der Regelgrößen sollen außerdem angreifende Störkräfte erkannt und unterschieden werden. Des Weiteren wird die Steifigkeitsverteilung des Gesamtsystems variiert um beispielhaft darzustellen, wie sich die Veränderung von Modellparametern auf die Simulationsergebnisse auswirkt.



Pohl, Sebastian;
Weiterentwicklung der Simulations-Methoden zum Rüttel-Klima-Dauertest - 125 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

Die vorliegende Masterarbeit beschäftigt sich mit der Weiterentwicklung der Simulationsmethoden zum Rüttel-Klima-Dauertest (RKD). In der Betriebsphase eines Fahrzeugs kommt es infolge von schwankenden Temperaturen und verschiedenen Schwingungsanregungen aus dem Fahrbetrieb zu einer Absenkung der Front- und Heckstoßfänger. Das Verformungsverhalten wird wesentlich durch die verwendeten Materialien und die konstruktive Gestaltung der Bauteile sowie deren Verbindungsstellen beeinflusst. Moderne Stoßfänger bestehen aus Kunststoffen, deren temperatur- und spannungsabhängige Materialeigenschaften sich auf die Stoßfängerabsenkung auswirken. Das Ziel dieser Arbeit ist es, auf der Grundlage von FE-Simulationen eine physikalisch plausible Simulationsmethode für die Stoßfängerabsenkung zu überprüfen und mit Hilfe von Versuchen zu validieren. Hierfür stehen Stoßfänger von zwei Fahrzeugmodellen sowie Schwingungsprüfstände und Klimakammern zur Verfügung. Letztlich soll der Reifegrad der Simulationsmodelle erhöht werden, um die Absenkung der Stoßfänger prognosesicher zu simulieren.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/72219434Xpohl.txt
Nützel, Philipp;
Schwingungstechnische Untersuchung von Hybridantriebssträngen - 85 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

Wegen der Energiewende setzen immer mehr Hersteller auf Hybridfahrzeuge. Um auch in den Hybridfahrzeugen die gewohnte Ruhe und damit den gewohnten Komfort zu gewährleisten, ist es notwendig, das Schwingungsverhalten des Antriebsstranges zu kennen. Da sich im Vergleich zum konventionellen Antriebsstrang zusätzliche Eigenformen ergeben, müssen diese betrachtet werden und auf kritische Resonanzen untersucht werden. Die Untersuchung der neuen Eigenformen wird im Rahmen dieser Arbeit an-hand eines vierzylindrigen P1- und eines sechszylindrigen P2-Hybrids durchgeführt. Es werden die inverse und die konventionelle Ausführungen der Trennkupplung genauso wie die Anbindung des Anfahrelements an die E-Maschine betrachtet. Die Eigenformen werden jeweils mit und ohne vorherigen Dämpfer sowie mit unterschiedlichen Anfahrelementen untersucht. Erwartungsgemäß sind die Ausführungen ohne vorherigen Dämpfer nicht realisierbar, während sich die Eigenform der Flanschwelle beim P1- und P2- Hybrid mit einem Zweimassenschwungrad beherrschen lässt. Die Resonanz der Anbindung ist in dem hier untersuchten Beispiel grenzwertig und sollte mit einem zusätzlichen Torsionsdämpfer bedämpft werden. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass sich die neuen Eigenformen der Hybridfahrzeuge mit den vorhandenen Methoden beherrschen lassen.



Will, Christoph;
Beiträge zu kontinuierlichen Schwingungssystemen: Schwingungen abgesetzter Balken mit diskreten Elementen - 70 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

In dieser Arbeit wird das dynamische Verhalten abgesetzter, biegeschwingender Balken, welche der Euler-Bernoulli-Theorie genügen, und längsschwingender Stäbe unter dem Einfluss von diskreten, viskoelastischen Lagerungen untersucht. Um einen Zugang zu dieser Problematik zu finden, werden dabei zunächst Longitudinalschwingungen von Stäben betrachtet. Zuerst werden einfache Systeme bestehend aus einem Abschnitt betrachtet und diskrete Dämpfungspunkte am Rand zugelassen. Anschließend folgt der Übergang zu abgesetzten Stäben. Es wird bewiesen, dass jeder abgesetzte Stab eine Eigenkreisfrequenz und gegebenenfalls einen Abklingkoeffizienten für alle Abschnitte besitzt und, bei unterschiedlichen Materialparametern, unterschiedliche Eigenwerte zur Beschreibung der einzelnen Abschnitte notwendig sind. Die Untersuchung des Schwingungsverhaltens von Balken erfolgt auf ähnliche Weise. Zunächst werden Balken betrachtet, welche aus nur einem Abschnitt bestehen. Anschließend werden abgesetzte Balken untersucht, bei welchen sich die Abschnitte sowohl geometrisch als auch in den Materialparametern unterscheiden dürfen. Es wird bewiesen, dass Balken mit Absätzen, genau wie Stäbe, eine Eigenkreisfrequenz besitzen. Abschließend werden einige ausgewählte Systeme bestehend aus mehreren Balkenabschnitten betrachtet und die Abhängigkeit der Eigenkreisfrequenzen von unterschiedlichen Parametern bestimmt.



Jentzsch, Alexander;
Ein Beitrag zur Konzeptionierung, Entwicklung und Konstruktion eines Montage- und Justageautomaten für Schrankaufhänger - 110 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

In dieser Arbeit wird die Entwicklung einer vollautomatischen Montageanlage für Schrankaufhänger schrittweise vorgestellt. Nach einer ausführlichen Analyse des Produktes werden Schwerpunkte für die Konstruktion der Montageanlage definiert. Dabei wird vor allem auf die Unabhängigkeit von Bauteilvarianzen und die Minimierung der Prozesszeiten eingegangen. Unter Berücksichtigung von Kundenforderungen werden anschließend Richtlinien zu Gestaltung des Layouts aufgestellt und deren Umsetzung in den Bereichen "Montageanlage" und "Rundtaktautomat" beschrieben. In einem weiteren Schritt werden die definierten Schwerpunkte und die daraus resultierenden Herausforderungen am Beispiel der "Justage- und Schraubstationen" aufgezeigt und konkrete Lösungsvorschläge dargestellt. Eine systematische Analyse der Prozessschritte deckt abschließend Fehlerquellen auf und liefert Instrumente zur Einhaltung der Qualitätsanforderungen.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/716634627jentz.txt
Nitsch, Christoph;
Beiträge zu strukturdynamischen Untersuchungen kontinuierlicher und diskreter Schwingungssysteme: Balkenschwingungen - 152 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelorarbeit, 2012

Mechanische Grundmodelle eindimensionaler Kontinua wie Balken oder Wellen stellen probate Mittel zur Schwingungsuntersuchung praktischer Problemstellungen aus Technik und Natur dar. Sie dienen als Modelle zur Untersuchung von Wellen in Getrieben und Antriebssträngen, Stabilisatoren in Fahrwerken oder gebetteten Bahngleisen. Weiterhin ermöglicht ihr Einsatz auch die Analyse biologischer Strukturen wie der von vielen Säugetieren zur Erweiterung ihres Tastsinnes genutzten Vibrissenhaare. Im Fokus dynamischer Betrachtungen stehen dabei vor allem die Bestimmung der charakteristischen Größen jener Systeme: Eigenkreisfrequenzen und zugehörige Eigenformen. Da die Komplexität solcher Systeme, wie dem Vibrissenmodell, die Anwendung analytischer Lösungsmethoden ausschließt, wird häufig auf Näherungsverfahren zurückgegriffen, die in dieser Arbeit näher betrachtet werden. Zu diesem Zweck wird zunächst die Theorie längs-, dreh- und biegeschwingender, eindimensionaler Kontinua unter Voraussetzung linearer Materialmodelle hergeleitet und auf klassische Probleme angewendet. Es wird gezeigt, dass die Berechnung der charakteristischen Systemgrößen komplexer Modelle beliebiger querschnittsvariabler Träger des Einsatzes numerischer Methoden bedarf. Dabei wird die Spezifik der Abschätzungsrichtung der vorgestellten Verfahren genutzt. Während das auf dem energetischen Gleichgewicht beruhende Rayleigh-Ritz-Verfahren und die Finite-Elemente-Methode zur Bestimmung oberer Eigenkreisfrequenzschranken genutzt werden, finden die auf der Systemaufspaltung beruhenden Formeln von Southwell und Dunkerley sowie die Methode der Mehrkörpersysteme zur Approximation der Systemgrößen von unten Anwendung. Für jene vier Verfahren werden auf beliebige konservative Systeme adaptierbare Lösungsalgorithmen hergeleitet. Des Weiteren wird die Qualität der jeweils erzielten Näherung, anhand analytisch lösbarer Systeme, durch Vergleich mit der exakten Lösung bestimmt und diskutiert. Anschließend steht die Erweiterung des Untersuchungssprektrums auf nichtkonservative, reibungsbehaftete Systeme im Zentrum der Betrachtung, wobei sich die für derartige Probleme anwendbaren Approximationsverfaren auf die Finite-Elemente-Methode sowie die Methode der Mehrkörpersysteme beschränken. Neben der analytischen Betrachtung verschiedener Dämpfungsphänomene wie viskoser Bettung oder Werkstoffdämpfung werden Wege zur Erweiterung der Näherungsverfahren auf diese Dämpfungsarten aufgezeigt. Die mit den Approximationsverfahren bestimmten Schranken werden schließlich mithilfe der analytischen Lösungen verifiziert. Am Beispiel einer Rattenvibrisse wird gezeigt, dass die untersuchten Näherungsverfahren für Systeme mit kombinierten Dämpfungsarten, deren Lösung nicht analytisch berechenbar ist, eine Beschränkung der Systemgrößen erlauben bzw. für experimentell bestimmte Eigenkreisfrequenzen und Eigenformen solcher Systeme die Identifizierung oberer und unterer Schranken von Systemparametern wie Dämpfung und Steifigkeit ermöglichen. Dazu wird mittels heuristischem Ansatz unter Anwendung der Methode der Mehrkörpersysteme ein Wertepaar bestimmt, durch das die Eigenfrequenzen des Modells hinreichend nah an denen des biologischen Vorbilds liegen. Die anschließende Verifikation mittels Finite-Elemente-Methode beweist, dass die vorgestellten Näherungsmethoden zur Eingrenzung und Identifikation gesuchter Systemparameter dienen. Sie sind insbesondere dann nützlich, wenn aufgrund der Systemkomplexität keine analytische Lösung bestimmt werden kann.



Schwebke, Silvan;
Beiträge zu adaptiven Regelungskonzepten von biomimetischen, wurmartigen Bewegungssystemen und deren Einsatz zum Wechsel von Antriebsmustern - 100 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

Ausgangspunkt der Arbeit ist das biologisch inspirierte Modell eines wurmartigen Lokomotionssystems. Das mechanische Modell besteht aus diskreten Massepunkten, zwischen denen sich viskoelastische Kraftaktoren befinden. Den Bodenkontakt stellen ideale Spikes dar, welche als Zwangskräfte die Rückwärtsbewegung einzelner Massenelemente sperren. Die Änderung des Abstandes zwischen benachbarten Elementen wird über eine adaptive Regelung realisiert, die eine Referenztrajektorie verfolgt. Dies führt in Zusammenhang mit dem Umgebungskontakt durch die Spikes zur (undulatorischen) Lokomotion des Systems. - Nach der Ableitung des beschriebenen Modells und der Vorstellung des (nicht-parameteridentifizierenden) adaptiven Reglers wird die gezielte Konstruktion von Referenzfunktionen für die Abstände, die bestimmte Gangarten ergeben, beschrieben. Dabei wird auf einen bestehenden Algorithmus zurückgegriffen, mit dem sich Vorgaben bezüglich der Anzahl und Abfolge der wirkenden Spikes und der resultierenden Geschwindigkeit machen lassen. In der anschließenden Untersuchung der Gangarten wird in Simulationsbeispielen für Wurmketten mit drei und vier Massepunkten eine Auswahl von Gangarten ermittelt, die bezüglich der Anforderungen an die Aktoren und die Spikes am besten geeignet sind. - Es werden einige Parameterstudien durchgeführt, aus denen hervorgeht, dass der Wurm auch mit modifizierten Massen, Feder- und Dämpferkonstanten, die sogar zeitveränderlich sein dürfen, erfolgreich geregelt werden kann. Nach Untersuchungen einiger Modifikationen des adaptiven Reglers können Empfehlungen zu dessen Verbesserung gemacht werden. - Zur Implementierung des automatischen Gangartwechsels werden mithilfe der Betrachtung verschiedener Simulationen die als Auslöser des Schaltens in Frage kommenden Kriterien festgelegt: Stellkräfte und Spikeskräfte, mit denen die Wahl der optimalen Gangart von Geschwindigkeit und der Untergrundsteigung abhängt. Mit einer Näherungsbetrachtung dieser Kräfte lassen sich steigungsabhängige Geschwindigkeitsbereiche einzelnen Gangarten zuordnen. Damit ist eine Kombination aus Geschwindigkeitsanpassung und Gangartwechsel umsetzbar, die ein optimales Kriechen bei vorgegebenen Begrenzungen der Stell- oder Spikekräfte gewährleistet. Zusätzlich werden Regelungsstrategien zum Erreichen einer konstanten Geschwindigkeit des Wurmkopfes geprüft.



Zhou, Jie;
Lastkollektivsimulation und Lebensdauerbewertung für Getriebekomponenten von Windenergieanlagen - 146 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2012

Im Zuge der Entwicklung und Verbreitung von Windenergieanalgen nahm die Vielfalt als auch der Grad der Anforderungen an die benötigten Komponenten stetig zu. Daher ist für die Weiterentwicklung derartiger Windenergieanlagen die Anwendung auf dem Gebiet der Simulationstechnik von existenzieller Bedeutung. In der vorliegenden Diplomarbeit wird dabei auf verschiedene Simulations- und Optimierungsmethoden eines Windenergieanlagengetriebes eingegangen. Zudem werden zahlreiche Simulationsmethoden der jeweiligen Teilsysteme einer Windenergieanlage mit dafür ausgewählter Software und bereits bekannter Modelle vorgestellt. Des Weiteren erfolgt das Analysieren und Vergleichen bestehender Daten bekannter Hersteller und simulierter Winddaten. Ferner werden resultierende Störungen und Probleme untersucht, Lösungsmöglichkeiten aufgezeigt und qualitativ ausgewertet. Zuletzt wird auf den Aspekt der Dynamik solcher Simulationsmodelle sowie auf die Lebensdauerbewertung eingegangen.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/715513672zhou.txt
Rudolph, Frank;
Development of an approach for modelling ball bearings by means of finite-element-method - 122 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

Die Vernetzung von Strukturen mit der FEM ist zeitaufwändig. Die Menge der Elemente erhöhen sich mit der Komplexität der Struktur. Vereinfachungen, um die Modellierungszeit und die Anzahl der Elemente zu reduzieren, können zu unvorhersehbaren oder ungenügenden Ergebnissen führen. Insbesondere die Modellierung von Wälzlagern ist komplex oder führt zu unzureichenden Ergebnissen bei der Vereinfachung. Wälzlager, als standardisierte Maschinenelemente, werden oft verwendet. In verschiedenen Strukturen sind sie mehr als einmal montiert. Daher ist das Modellieren und Vernetzen von Wälzlagern, bei der Analyse solcher Strukturen, ein sich wiederholender Prozess. Die Notwendigkeit, eine Herangehensweise zur Modellierung von Wälzlagern schnell und mit nur wenigen Elementen zu entwickeln, steht außer Frage. - In dieser Arbeit werden zwei Ansätze beschrieben, die in ähnlicher Weise mit starren Elementen modelliert werden und der ganze Ansatz nur aus drei Elementen besteht. Beide sind in verschiedenen Testanordnungen untersucht, um die Vorteile und Nachteile zu finden. Der CBUSH-Ansatz ist leicht zu verstehen und zu reproduzieren. Der GENEL-Ansatz ist lediglich ein Austausch des CBUSH-Elementes mit dem GENEL-Element. Die Eingabe der Steifigkeitswerte für den CBUSH-Ansatz für alle 6 Freiheitsgrade, zwischen den starren Elementen, ist eine Vereinfachung des GENEL-Ansatzes. Das GENEL-Element bietet die Möglichkeit alle Steifigkeitswerte einer 6x6-Matrix zuzuweisen. - Zusätzlich wurde eine thermo-mechanische Struktur entwickelt, untersucht und mit dem vielversprechenden CBUSH-Ansatz verglichen. Die dynamischen Ergebnisse nicht befriedigend. Die Weiterentwicklung wird empfohlen. - Als kritischer Punkt kann die Bestimmung der Steifigkeiten angesehen werden. Mit Bezug auf die Literaturrecherche und den genannten Möglichkeiten um Lagersteifigkeiten zu berechnen, sind einige wesentliche geometrische Eingaben zu ermitteln. Informationen über die geometrischen Eingabewerte, als ein wohl behütetes Geheimnis der Wälzlagerhersteller, sind spärlich bis gar nicht zu bekommen. - Die Verifizierung der Ergebnisse des CBUSH und GENEL-Ansatzes ist für weitere Forschung und Entwicklung ratsam.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/689807015rudol.txt
Carlstedt, Matthias;
Formfindung ausgewählter vorgespannter Strukturen mittels der FE Methode nach der geometrisch nichtlinearen Theorie unter Berücksichtigung verschiedener numerischer Lösungsverfahren - 113 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

Die vorliegende Masterarbeit behandelt die Formfindung vorgespannter, nachgiebiger Strukturen mit Hilfe der Finite Elemente Methode unter Verwendung der geometrisch nichtlinearen Theorie. Dafür werden die notwendigen Grundlagen zur numerischen Mathematik zusammengefasst und die Gleichungssysteme für geometrisch nichtlineare Fachwerke hergeleitet. Anschließend werden verschiedene Lösungsverfahren an nicht vorgespannten Strukturen erprobt und an ausgewählten Tensegritätsstrukturen angewendet. Zu diesem Zweck werden verschiedene Programme mit dem numerischen Berechnungsprogramm MATLAB entwickelt und erläutert. Die Ergebnisse werden mit der FEM-Software ANSYS verifiziert.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/689595441carls.txt
Göbel, Julian;
Auslegung eines Kohlefaser-Monocoques für einen Formula SAE Rennwagen - 61 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011

In dieser Arbeit wird der Weg zu einer werkstoffgerechten Auslegung eines Kohlefaser-Monocoques für einen Formula SAE Rennwagen beschrieben. Dafür wird auf die spezifischen Werkstoffeigenschaften von Faserverbunden und auf die verwendete Sandwichbauweise eingegangen. Am konkreten Beispiel wird eine passende Materialkombination ausgewählt und ein geeigneter Lagenaufbau entwickelt. Dies erfolgt anhand von praktischen Versuchen und FEM-Analysen. Anschließend werden Detailuntersuchungen am fertigen Lagenaufbau durchgeführt, um einen Nachweis für die Fahrersicherheit und die Eignung unter Einsatzbedingungen zu erbringen. Auf diesen Erkenntnissen wurde ein Prototyp des Monocoques gebaut, der im Elektrorennwagen des Ilmenauer Formula SAE Teams verwendet wird.



Schneider, Florian;
Untersuchung kompakter Anfahrkupplungen mit integriertem Elektromotor - 75 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2011

Eine angestrebte verbesserte Energieeffizienz zukünftiger Kraftfahrzeuge erfordert die Nutzung neuer Antriebsstrategien. Die Entwicklung von Elektrohybridkonzepten ist ein aktuelles Forschungsthema. Im Rahmen der Masterarbeit wurde das Kraftstoffsparpotential eines kompakten Elektromotors im Antriebsstrang eines Personenkraftwagens in Matlab/Simulink untersucht. Es erfolgte die Modellierung der dazu benötigten Elektromotoren und deren Integration in ein vorgegebenes Gesamtfahrzeugmodell. In verschiedenen Simulationsreihen wurde eine optimierte Steuerung für die einzelnen Hybridfunktionen entwickelt. Ein Vergleich der Hybrid-Verbrauchswerte mit dem Verbrauch des Referenzfahrzeugmodells ohne Hybridantrieb wurde erbracht. Anschließend wurden konstruktive Entwurfsideen zur abkoppelbaren mechanischen Anbindung des Verbrennungsmotors aufgezeigt.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/67139701Xschne.txt
Ricke, Katja;
Auslegung und Konstruktion einer Dauerschwingprüfmaschine - 33 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Entwurf einer neuen Federschwingmaschine der SCHERDEL Gruppe im Werk Marktredwitz. Für die zukünftige Federschwingmaschine soll dabei in Betracht gezogen werden, dass sich die Anforderungen an die Prüfung durch die Federn verändert haben. Deshalb wurde für die erhöhte Prüffrequenz, die höhere Prüfkraft und die benötigte hohe Lastwechselanzahl bei kleinen Hüben auf eine Kombination aus einer aerostatischen Führung und einem eisenbehafteten Linearmotor zurückgegriffen. Um die Vielfalt an Sonderteilen und einen schnelleren und genaueren Umbau der Maschine zu ermöglichen, wird außerdem eine Schnellwechselvorrichtung vorgesehen.



Wollert, Janek;
Entwurf eines Monocoques aus Faserverbundwerkstoffen für einen Formula SAE Rennwagen - 90 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2011

Die vorliegende Master-Arbeit befasst sich mit der Auslegung eines CFK-Monocoques für einen elektrisch betriebenen Formula SAE Rennwagen. Der Wunsch nach Leichtbau bei gleichzeitig höherer Torsionssteifigkeit des Rahmens setzt hohe Anforderungen an das verwendete Material und Bauweisen. Hierzu wurden zunächst grundlegende Zusammenhänge in einer Literaturrecherche zusammengetragen und so ein Allgemeinverständnis zur Auswahl von geeigneten Materialen und Halbzeugen aufgebaut. Danach wurde mittels numerischer Simulationsmethoden eine Belastungsermittlung durchgeführt. Hierzu entstand ein Simulationsmodell in Ansys Workbench, welches das Fahrwerk, die Überrollbügel, den Heckrahmen und das Monocoque enthält. Anschließend erfolgte die Auslegung mit Schwerpunkt der Bestimmung der Faserorientierung in Ansys Composite PrepPost. Ein Prototyp des im Rahmen der Arbeit entworfenen Monocoques wurde durch das Team StarCraft e.V. gefertigt.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/670070270wolle.txt
Krüger, Denis;
Industrierobotereinsatz im Sonderanlagenbau - Erarbeitung eines Leitfadens zur Unterstützung der applikationsspezifischen Auswahl - V, 49 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011

Der Sonderanlagenbau ist ein Teilbereich des Anlagenbaus, bei dem täglich neue Lösungsvarianten für eine große Bandbreite an Aufgaben gefunden und realisiert werden. Die Handhabung von Objekten ist dabei ein Kerngebiet dieser Aufgaben. Zur Bewältigung der Handhabung werden Handhabungsgeräte eingesetzt. Der Industrieroboter ist einer der wichtigsten Vertreter dieser Geräte. Bevor ein Industrieroboter zum Einsatz kommt, muss dieser aus einer Vielzahl von Modellen und Herstellern ausgewählt werden. Bisher gibt es keine umfassende Grundlage zur applikationsspezifischen Auswahl von Industrierobotern. Deshalb wird in dieser Arbeit eine Anforderungsliste gemäß dem Vorbild aus der Konstruktionslehre vorgestellt und damit eine neue Grundlage für die oben genannte Problemstellung geschaffen. Diese Anforderungsliste baut auf bekannten Normen und Richtlinien für Industrieroboter auf und erweitert diese um weitere Vergleichsaspekte.



Kaufhold, Tobias;
Konstruktion eines UL-Assistenzarms - 85 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2011

Neben der Mobilität von Robotersystemen spielt der Leichtbau zukünftiger Systeme eine immer größere Rolle. Ausgehend von dem biologischen Vorbild, dem menschlichen Arm, wurde im Rahmen der Masterarbeit ein Ultraleicht-Assistenzarm ausgelegt und konstruiert. Auf Grund des biologischen Vorbildes wurden spezielle Anforderungen an das System gestellt. Dazu gehören unter anderem die Forderung nach einer hohen Nachgiebigkeit und einem Freiheitsgrad von fünf. Es wurden weitere Systemeigenschaften realisiert, wie zum Beispiel eine mechanische Gewichtskraftkompensation. Nach der Konstruktion erfolgte eine Analyse des Arbeitsraums sowie des Bewegungsbereiches des Roboterarms.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/667574840kaufh.txt
Eckert, Peter;
Entwurf eines UL-Roboterarms - 125 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011

Diese Arbeit befasst sich mit der Konstruktion eines Ultra-Leicht-Roboterarmes und den dazu nötigen theoretischen Grundlagen. Der UL-Arm soll auf Basis des BioRob der Firma Tetra GmbH entstehen und somit dessen Anwendungsbereich erweitern. Dabei ist der Schwerpunkt die Optimierung des Gewicht-Nutzlastverhältnisses bei gleichzeitiger Einhaltung eines extem niedrigen Energieverbrauches. Der konstruktive Entwicklungsprozess umfasst die Aufstellung eines Lastenheftes, den Vergleich mit anderen Roboterarmen und schließlich die Konzipierung und Modellkonstruktion des als optimal empfundenen Gerätekonzeptes. Die Ergebnisse wurden für ein folgendes Entwicklungsprojekt dokumentiert.



Schäfer, Micha;
Beiträge zur Theorie der Balkenschwingungen mit Anwendungen in der biologisch inspirierten Robotik/Sensorik - 178 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011

Viele Säugetiere, insbesondere nachtaktive oder in dunkleren Umgebungen lebende Tiere, verfügen in Ergänzung ihres Seh-, Tast-, und Hörsinns über das komplexe Zusatzsinnesorgan der Vibrisse. Dieses, auch als erweiterter Tastsinn beschriebene Sinnesorgan, ermöglicht es den Tieren, Reize (z. B. Windstöße, Wirbelstraßen und Berührungen) passiv wahrzunehmen. Einzelne Tiere, wie etwa Ratten, sind darüberhinaus in der Lage, ihre Tasthaare aktiv einzusetzen, um genaue Informationen über Oberflächen und Objektformen ihrer direkten Umgebung zu gewinnen. - Neben der neuronalen Verarbeitung der Reize sind die mechanischen, insbesondere die dynamischen Eigenschaften von entscheidender Bedeutung für die Funktion der Vibrisse. Die Kenntnis dieser Eigenschaften ist sowohl für ein genaues Verständnis der Funktionsweise, als auch für eine erfolgreiche technische Umsetzung des biologischen Vorbilds im Sinne der Bionik Grundvoraussetzung. Dazu leistet diese Arbeit einen Beitrag, in dem sie die relevanten mechanischen Grundlagen zusammenstellt, analysiert und hinsichtlich der Bedeutung für das biologische Vorbild interpretiert. - Ausgehend von einem möglichst allgemeinen, aber nicht über das biologische Vorbild hinausgehenden Ausgangspunkt, werden die Schwingungsdifferenzialgleichungen für Biegeschwingungen von Balken großer Auslenkung bei klein bleibender Verformung unter Berücksichtigung von Schubverfomung, Rotationsträgheit sowie Längskraft hergeleitet. Aus diesen lassen sich die linearen Schwingungsdifferenzialgleichungen für kleine Auslenkungen des Euler-Bernoulli-Balkenmodells gewinnen, welche die Grundlage für die Betrachtungen dieser Arbeit bilden. Im Anschluss werden zunächst Biegeschwingungen von Balken unter Axiallast näher untersucht, da diese möglicherweise für eine technische Umsetzung von Bedeutung sein könnten. Daran anschließend wird der Fall eines einseitig eingespannten Balkens mit konisch verjüngendem Ringquerschnitt, ähnlich der Vibrisse, diskutiert. Zur Untersuchung der Bedeutung der viskoelastischen Lagerung des Haares, von der man annimmt, dass die Tiere diese aktiv beeinflussen, wird abschließend ein einfaches Vibrissenmodell betrachtet und ausführlich analysiert. Die Besonderheit der mathematischen Behandlung liegt dabei in der Berücksichtigung der Randdämpfung. - Die Übertragung der aufgezeigten theoretischen Zusammenhänge auf die Vibrisse bestätigen, dass die konische Form des Vibrissenhaares von entscheidender Bedeutung für das aktive Erkunden der Umgebung ist. Darüberhinaus kann ein Lagerarbeitspunkt festgestellt werden, welcher für eine mögliche technische Umsetzung von Vorteil ist.



Schmitz, Tonia Annick;
Entwurf und Analyse von biologisch inspirierten Sensorsystemen mit erhöhtem Freiheitsgrad am Beispiel Vibrisse - 185 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2011

Mäuse und Ratten verwenden sogenannte Vibrissen, um sich in ihrer Umgebung zu orientieren, Objekte zu ertasten und Hindernisse zu lokalisieren. Dieses biologische Sensorsystem zur Nahfeld-Erkundung wird in einem ersten Teil der vorliegenden Arbeit als nachgiebig gelagerter, starrer Stab und in einem zweiten Teil als Biegebalken der Kontinuumsmechanik modelliert. Ausgehend von mechanischen Modellen der Vibrisse in der Literatur werden neuartige Starrkörpermodelle entwickelt, welche wesentliche Aspekte der Lagerung der Vibrisse (Nachgiebigkeit des Follikel-Sinus-Komplexes und der Haut) berücksichtigen. Über adaptive Regelalgorithmen wird die Wirkung der Muskulatur (extrinsisch und intrinsich), und somit das Bewegungsvermögen des biologischen Vorbilds nachgebildet. Der Freiheitsgrad der Vibrisse wird sukzessive von 1 auf 3 erhöht, um die Auswirkung verschieden gearteter Lagerungen auf die sensorischen Fähigkeiten des Systems zu untersuchen. Anhand der Auswertung spezifischer Regelgrößen kann in numerischen Simulationen der Einfluss der Lagerung auf die Wahrnehmungsfähigkeit der Modelle ermittelt werden. Im zweiten Teil dieser Arbeit wird die Vibrisse als nachgiebig gelagerter, elastischer Biegestab modelliert. Es wird eine Kombination aus den Starrkörper- und Kontinuummodellen verwendet, um die Auswirkung einer gezielten Veränderung der Lagerungseigenschaften (realisiert durch Regelstrategien aus dem ersten Teil der Arbeit) auf das Eigenkreisfrequenzspektrum des Biegestabes zu untersuchen. Dies führt zu numerischen und analytischen Berechnungen von Kontinuummodellen mit diskreten viskoelastischen Kopplungen.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/655729089schmi.txt
Schmid, Alexander;
Zur Analyse und Approximation von Eigenkreisfrequenzen von Kontinua- und Mehrmassenschwingungen am Beispiel von Kraftfahrzeugen - XII, 128 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011

This thesis is devoted to mechanical oscillating systems. We focus on the calculating of natural eigenfrequencies of such systems and try to approximate the ones of the beams in using the ones of multi point mass systems. All mechanical systems are motivated by examples of automotive engineering. The thesis is arranged into four main chapters. First, at the beginning, we start presenting the theory of oscillations of two main mechanical system classes: beams (with continuously mass distribution) and discrete multi mass point systems. We develop and present all relevant and necessary conditions and equations to calculate the natural eigenfrequencies of such systems. - Second, we investigate the natural eigenfrequencies of beams using multi mass point systems for approximations. The analytical computation of the exact values is very complex as presented in the introduction. Therefore we try to approximate the first natural eigenfrequencies from downside. We consider two free oscillating beams: a longitudinal and a tensional vibrating one. We reduce the number of DoF to 1,2 and 3 and derive the best discrete mass distribution to get a good approximation of the eigenfrequencies from below. Third, we try to transfer the obtained results to systems of higher DoF, specify the mass distribution and numerically calculate the eigenfrequencies. - Fourth, we focus now on the difference of the eigenfrequencies of nonlinear and linear zed systems. Prototypes include a pendulum, an oscillator with nonlinear spring forces and a double pendulum.



Schmid, Dominik;
Zur Theorie erzwungener Schwingungen am Beispiel von Kraftfahrzeugen - X, 126 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011

This thesis is devoted to forced mechanical oscillating systems. We focus on forced oscillating systems, but present and analyze parameter excited and self-excited systems as well. All mechanical systems are motivated by examples from automotive engineering. This thesis is arranged into four main chapters. First, at the beginning, we start presenting the theory of forced oscillating linear systems with DoF 1. We analyze systems, which are forced directly and indirectly, calculate the stationary solution analytically and determine the reinforcement function (amplification) and the phase shift. All investigations are confirmed via numerical simulations. Second, we analyze systems with higher DoF and try to look for analogies from the DoF 1 case. Third, we present a literature and world wide web overview of software, which allows simulating of mechanical oscillating systems. Fourth, at the end, we give a short introduction to parameter excited and self-excited systems. We present the definitions, some examples from automotive engineering and treat three examples analytically.



Hartmann, Lars;
Modellierung und Entwurf eines biomimetischen Roboters - 120 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2011

Diese Diplomarbeit stellt neue konstruktive Ansätze auf dem Gebiet der wurmartigen Bewegungssysteme vor. Inspiriert sind diese biomimetischen Systeme vom biologischen Vorbild Regenwurm. Die apedale, undulatorische, peristaltische Lokomotion des Regenwurms wird analysiert und ist Vorlage für die technische Realisierung. Eine umfangreiche Literaturrecherche zeigt ein breites Spektrum an Prototypen und Systemen sowie deren Eigenschaften und Leistungen. Zahlreiche terrestrische Lokomotionssysteme bewegen sich geradlinig in einer Bewegungsrichtung und basieren auf symmetrischer Coulomb'scher Reibung. Im Gegensatz dazu wird bei dem neuen System eine einstellbare anisotrope Reibung nach dem Coulomb'schen Reibgesetz verwirklicht. Diese anisotrope Reibung wird durch Borsten mit gegebenem Anstellwinkel realisiert. Durch Mechanismen kann die Ausrichtung der Borsten verändert werden, so dass die geforderte richtungsselektive anisotrope Reibung gewährleistet wird. Somit kann eine Vorzugsbewegungsrichtung durch diese Anstellung der Borsten vorgegeben bzw. gesteuert werden. In Verbindung mit einem periodischen Antrieb (interne Gestaltänderung des künstlichen Wurms) führt die richtungsselektive Reibung zu einer globalen Lageänderung des Systems: Undulation. Sowohl für den Antrieb als auch für die Ausrichtung der Borsten sind verschiedene technische Prinzipe entwickelt und eine ausgewählte Lösung konstruiert worden. Die Besonderheit an diesem neuen System ist die Verwirklichung sämtlicher Teilfunktionen, d.h., des periodischen Antriebs und der Ausrichtung der Borsten, mit nur einem zentralen Antrieb.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/65479443Xhartm.txt
Loepelmann, Peter;
Entwurf und Analyse von Regelungskonzepten für biologisch inspirierte Sensorsysteme - 130 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2011

Die vorliegende Masterarbeit behandelt adaptive Regelungsstrategien für biologisch inspirierte Sensorsysteme am Beispiel eines Vibrissensensors zur Wahrnehmung taktiler Reize. Diese Sensoren befinden sich fortlaufend im Zustand der Anpassung, um wiederkehrende Störungen zu dämpfen und gleichzeitig sensitiv für andere Arten von Erregungen zu sein. Das System hat den Relativgrad zwei und sowohl die Systemparameter als auch die Störsignale seien unbekannt. Um solch ein System zu regeln werden verschiedene adaptive Regler untersucht. Bereits existierende adaptive Regelungsstrategien werden erweitert und modifiziert. Zudem werden adaptive Regler mit endlicher Einstellzeit untersucht. Die erzielten Modifikationen werden dann mit einem neu entworfenen Fuzzy-Regler verglichen, um die Umsetzbarkeit und die Leistung der adaptiven Regler bewerten zu können. Dies geschieht beispielhaft an drei Systemen: Einem linearen Feder-Masse-Dämpfer-Schwinger, einem invertierten mathematischen Pendel und einem wurmartigen Bewegungssystem. Außerdem wird eine Regelungsstruktur mit nicht-klassischem Differentialteil in der Rückführung sowie die Minimalphasigkeit der Systeme untersucht.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/654601321loepe.txt
Schulke, Matthias;
Entwurf, Steuerung und Analyse biomimetischer, wurmartiger Bewegungssysteme - 141 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2011

Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Analyse, Einordnung und Bewertung ebenso wie die Synthese, Entwicklung, Konstruktion und Steuerung von apedalen, undulatorischen und peristaltischen Lokomotionssystemen. Auf der Grundlage einer erarbeiteten Funktionsstruktur eines Regenwurmsegments werden bestehende Lokomotionssysteme im Hinblick auf die Umsetzung funktionaler und struktureller Zusammenhänge des Regenwurms (biologisches Vorbild) analysiert. Zwei Lokomotionssysteme (Mikrosystem und Makrosystem) werden aufgrund ihres Weiterentwicklungspotenzials näher untersucht. Die Lokomotion der beiden Systeme erfolgt auf der Grundlage einer Relativlagenänderung von Wirkelementen mit Borstenstrukturen, die eine anisotrope Reibung realisieren und in Kontakt mit der Umgebung sind. Da die Ausrichtung der sich im Eingriff befindenden Borsten nicht beeinflusst werden kann, ist sowohl bei dem Mikrosystem, als auch bei dem Makrosystem nur eine unidirektionale Lokomotion möglich. Für ein neues Lokomotionssystem werden entsprechend des konstruktiven Entwicklungsprozesses Prinzipe von Wirkelementen erarbeitet. Zwei ausgewählte Prinzipe werden realisiert. Mit Hilfe von Formgedächtnisaktoren wird Einfluss auf die Ausrichtung der sich im Eingriff befindenden Reibstruktur genommen. Dadurch wird eine bidirektionale Lokomotion ermöglicht. Die Relativlagenänderung der Wirkelemente des neuen Lokomotionssystems wird in Analogie zum Mikrosystem durch einen verstärkten Piezostapelaktor realisiert. Es werden jedoch Übertragungselemente mit verteilter Nachgiebigkeit eingesetzt. Die Auslegung erfolgt mit Hilfe einer FE-Analyse in ANSYS. Selbsterwärmungsvorgänge im Piezostapelaktor können dadurch minimiert werden. Das neue Lokomotionssystem ist damit in der Lage, im Vergleich zu dem Mikrosystem, eine längere, gleichförmige Lokomotion auszuführen. Abschließend wird das Makrosystem in Betrieb genommen. Ansteueralgorithmen werden mit Hilfe des Programms LabVIEW implementiert.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/653922132schul.txt
Brehm, Daniel;
Simulation, Parameteridentifikation und Bahnplanung von 4 und 6-Achs-Industrierobotern - 72 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2011

Industrieroboter haben als umprogrammierbare und universell in Handhabungs- und Fertigungsaufgaben einsetzbare Bewegungsautomaten eine große Bedeutung in der Automatisierung erlangt. Die verbreitetsten seriellen Kinematiken sind die vierachsige SCARA-Struktur und der sechsachsige vertikale Knickarmroboter. Das Ziel dieser Arbeit besteht im Aufbau von Rechnermodellen für diese beiden Robotertypen. Hierbei wird der mechatronische Ansatz des Systemgedankens verfolgt, bei dem die Einflüsse aller Teilkomponenten berücksichtigt werden. Die Modellierung der Roboterdynamik erfolgt im Mehrkörpersimulationsprogramm alaska. Dieses ist durch Kopplung mit dem Simulationstool MATLAB/Simulink verbunden, wodurch die Vorteile beider Modellierungs- und Simulationssysteme genutzt werden können. In MATLAB/Simulink werden der Antriebsstrang abgebildet, Regelungsalgorithmen und eine Trajektorienplanung implementiert, die Sollwerte für PTP- oder CP-Steuerung bereitstellt.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/644655593brehm.txt
Zhokhavets, Aleh;
Piezoelektrische Antriebe - Recherche, Klassifizierung und Applikation für apedale Lokomotionssysteme - 48 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2010

Diese Arbeit befasst sich mit Anwendung und Klassifizierung piezoelektrischer Antriebe für miniaturisierte apedale Lokomotionssysteme (ALS). Als apedale Lokomotion wird die Fortbewegung ohne Hilfe der Beine oder Räder im klassischen Sinne bezeichnet. Ein Vergleich des piezoelektrischen Aktorprinzips mit anderen Aktorprinzipien wird aufgestellt und deren relevante Vor- und Nachteile aufgezählt. Es wird gezeigt, dass die Piezoaktoren, aufgrund ihrer Eigenschaften, für den Einsatz als Antrieb in miniaturisierten ALS besonders attraktiv sind. Der piezoelektrische Effekt in verschiedenen piezoelektrischen Materialien sowie Funktionsprinzipien, Bauformen und Eigenschaften von Piezoaktoren und Piezomotoren werden dargelegt und im Hinblick auf die Applikation in ALS analysiert und bewertet. Weiterhin werden die für ALS verwendbaren Antriebsprinzipien, wie zum Beispiel der Trägheitsantrieb oder inchworm-ähnliche Lokomotion, vorgestellt. Eine Methode zum Design von miniaturisierten ALS auf Basis von Analyse der Kombinationen von Lokomotionskonzepten und Antriebs-, Übertragungs- und Wirkelementen wird entwickelt. Die Entwicklungsmethode wird am Beispiel eines regenwurm-ähnlichen Lokomotionssystems hinsichtlich der Wahl und Gewichtung von Bewertungskriterien sowie einer endgültigen Bewertung des Systems detailliert diskutiert.



Eylenstein, Sebastian;
Untersuchung des Leichtbaupotenzials von faserverstärkten Kunststoffen anhand biegebelasteter Trägerprofile - 120 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2010

Die vorliegende Masterarbeit befasst sich mit der Untersuchung des Leichtbaupotenzials von faserverstärkten Kunststoffen anhand biegebelasteter Träger. Dabei wird eine Vielzahl von geometrisch einfachen Trägern in reiner Faser-Kunststoff-Bauweise und in Form von hochinnovativen Faser-Kunststoff-Verbund-Metall-Hybrid-Bauteilen sowohl mithilfe der Finite-Elemente-Methode rechnerisch, als auch anhand einer Variante experimentell analysiert. Nach einem Überblick über etablierte und neuartige Karosseriebauweisen in der Automobiltechnik, Aufbau und Eigenschaften von Faser-Kunststoff-Verbunden sowie wichtige Fertigungsverfahren, erfolgt eine Einführung in mechanische Grundlagen von biegebelasteten Trägern. Darauf aufbauend werden sechs verschiedene Bauweisen in jeweils drei realen Anwendungen nachempfundenen Packageabmaßen in CATIA V5 konstruiert. Zur vergleichenden Bestimmung des Leichtbaupotenzials werden innerhalb eines Packageraumes alle Varianten mit identischer Masse dimensioniert. Die rechnerische Untersuchung der in ANSA vernetzten Schalenmodelle findet anhand eines 3-Punkt-Biegeversuchs mit dem Berechnungsprogramm LS-DYNA mit implizierter Zeitintegration statt.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/671518348eylen.txt
Chen, Jie;
3D-Visualisierung räumlicher Stabwerksysteme als Basiselemente für neuartige Lokomotionssysteme - 92 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2010

Die Bachelorarbeit beschäftigt sich mit der 3D-Visualisierung räumlicher Stabwerksysteme als Basiselemente für neuartige Lokomotionssysteme. Im Fachgebiet Technische Mechnik der TU Ilmenau bilden nichtklassische, bein- und radlose, Fortbewegungssysteme einen zentralen Forschungsgegenstand. Basis hierfür bilden unter Anderen komplexe Stabwerkstrukturen mit Linearantrieben, die es ermöglichen, die Schwerpunktlagen der Strukturen zu ändern und mittels dieser Schwerpunktverlagerung eine Fortbewegung dieser Systeme zu generieren. Es werden interaktive 3D-Visualisierungen dieser Systeme für die studentische Ausbildung realisiert werden. Die Softwarelösungen, die in der vorliegenden Arbeit entwickelt werden, sollen den Studierenden helfen, diese komplexen Strukturen in ihrer Funktionsweise verstehen und neue Designvorschläge selber entwickeln zu können. Neben der Lösung der grafischen und medientechnischen Aufgaben im Zusammenhang mit der 3D Visualisierung erfolgt auch eine Auseinandersetzung mit didaktischen Fragen, einschliesslich der Durchführung von Usability-Tests.



Müller, Sven;
Theoretische und experimentelle Untersuchungen an 2D-Lokomotionssystemen mit konturvariabler Gestalt - 140 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2010

Um eine erhöhte Mobilität zukünftiger Robotersysteme zu sichern, ist die Nutzung neuer, nichtkonventioneller Fortbewegungsprinzipien notwendig. Ein aktuelles Forschungsthema ist die Untersuchung der amöboiden Fortbewegung. Im Rahmen vorheriger Arbeiten am Fachgebiet Technische Mechanik der Technischen Universität Ilmenau wurden bereits Lokomotionssysteme mit diesem Hintergrund entwickelt. In der vorliegenden Master-Arbeit wird das dynamische Bewegungsverhalten eines solchen konturvariablen, apedalen Systems untersucht. Einen Schwerpunkt der Arbeit bildet der Aufbau eines geeigneten FE-Simulationsmodells. Einen weiteren Schwerpunkt stellt die Diskussion des dynamischen Bewegungsverhaltens des Lokomotionssystems anhand der erhaltenen Simulationsergebnisse dar. Abschließend wird das Verhalten des Simulationsmodells mit dem Verhalten des realen Systems verglichen und ein Ausblick auf zukünftig nötige Arbeiten geworfen.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/641996209muell.txt
Hertel, Martin;
Analyse des Schwingverhaltens von ABS und ESP Befestigungselementen im Fahrzeug - 138 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2010

Die Tendenz in der KFZ-Entwicklung, alle Komponenten immer kleiner und gleichzeitig leistungsfähiger zu gestalten, stellt auch an das ESP (elektronisches Stabilitätsprogramm) erhöhte Anforderungen. Insbesondere Schwingungsanforderungen sind gestiegen. Für FEM-Simulationen für die Absicherung solcher Anforderungen ist die Kenntnis von dynamischen Kennwerten der Aggregate unerlässlich. Die Arbeit beinhaltet die Ergebnisse von Schwingungsuntersuchungen der Elastomer-Befestigungselemente von ABS und ESP im Fahrzeug. Aus diesen Daten sind die dynamischen Kennwerte Steifigkeit und Dämpfung ermittelt. Zusätzlich wurden Einflussparameter auf diese Kenngrößen ermittelt und untersucht.



Wehner, Janis;
Untersuchungen zur Funktion von innovativen, schnell schaltenden Magnetventilinjektoren in der Entwicklungsphase und im Serienhochlauf - 112 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2010

Diese Diplomarbeit behandelt Magnetventilinjektoren des Dieseleinspritzsystems Common Rail. Die möglichen Fehlerquellen werden erklärt, analysiert und strukturiert dargestellt. Dabei wird zwischen den Injektorgenerationen mit druckbelasteten Kugelventil (Generation CRI 2-16 und früher) und denen mit druckausgeglichenen Schieberventil (Generation CRI 2-18 und später) unterschieden. Der wichtigste Neuerung beim Generationswechsel CRI 2-16 auf CRI 2-18 ist die geregelte Ankerhubeinstellung. Der Anzug der Magnetspannmutter wird durch Überwachung der Schließdauer geregelt. Der gesamte Prozess, seine Fehlerquellen und Möglichkeiten der Korrektur wurden beschrieben. Als Abschluss wurden zwei Anwendungsbeispiele beschrieben.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/637695526wehne.txt
Kubsch, Michél;
Analyse von Motion-Capture-Daten zur Detektion von Bewegungsmustern - 61 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2010

Im ersten Teil der Arbeit wurde das untersuchte Themenfeld abgegrenzt und auf den wissenschaftlichen Stand eingegangen. Die im Umlauf befindlichen Motion-Capture-Systeme wurden vorgestellt und Kriterien sowie Untersuchungsmethoden, mit denen Bewegungsbausteine detektiert werden können, präsentiert. Im Kapitel 2.4 wurde das MTM-Verfahren vorgestellt und als Vorlage, für die in der Arbeit definierten Bewegungsbausteine, genutzt. Die folgende Methodik stellt eine strukturierte Abfolge der Arbeitsschritte dar. Zuerst müssen Bewegungsdaten gewonnen werden. Als nächstes müssen Kriterien gefunden werden, die die definierten Bewegungsbausteine charakterisieren. Ist dies gelungen, können die Kriterien mit Hilfe einer geeigneten Untersuchungsmethode angewandt werden. Die im Kapitel 4 beschriebene Durchführung stellt die Umsetzung, der im Methodikteil beschriebenen "Bewegungsdaten Gewinnung", dar. Mit einem auf Marker basierenden optischen Motion-Capture-System der Firma ART wurden von 3 Probanden Arbeitsverrichtungen aufgenommen. Die Motion-Capture-Daten fließen dann in das Simulationswerkzeug alaska ein. Hier werden sie auf das 3D-Menschmodell "Dynamicus" übertragen, welches die Bewegungsdaten liefert. Auf Grundlagen der gewonnen Bewegungsdaten wurde nun eine Übersicht aller Bewegungsbausteine mit möglichen Kenngrößen angefertigt. Durch das Aufzeigen verschiedener Abfolgen von möglichen Grundzyklen werden typische Arbeitsabläufe vorgestellt. Der Bewegungsbaustein "Werkzeug in der Hand" wird mit einem Abstandskriterium und Geschwindigkeitskriterium zwischen Hand und Werkzeug detektiert. Die Untersuchungsmethode des Vergleichs kommt hierbei zum Einsatz. Am Beispiel der Arbeitsverrichtung "HandelCordlessScrewDriver" wird die Detektierung erfolgreich demonstriert. Der Bewegungsbaustein "periodische Muster" wird an Hand des zeitlichen Verlaufs der z-Koordinate des Werkzeugs detektiert. Diese weißt ein periodisches Muster auf, welches als Kriterium dient. Zuerst wird ein Abschnitt aus dem zeitlichen Verlaufs der z-Koordinate des Werkzeugs als Suchmuster verwendet und mit der Kreuzkorrelation erfolgreich wiedererkannt. Danach wird das Suchmuster durch eine modulierte Sinusfunktion beschrieben und ebenfalls erfolgreich detektiert.



Schneider, Florian;
Ein Beitrag zur Entwicklung von 2D-Lokomotionssystemen mit konturvariabler Gestalt - 75 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2010

Eine erwünschte erhöhte Mobilität zukünftiger Robotersysteme erfordert in vielen Bereichen die Nutzung neuer, nicht konventioneller Fortbewegungsprinzipien. Ein aktuelles Thema ist die Untersuchung der amöboiden Fortbewegung. Im Rahmen der Bachelor-Arbeit wurde ein apedales amöboides Lokomotionssystem betrachtet, dessen Fortbewegung durch eine konturvariable Struktur, bestehend aus kaskadiert angeordneten und in ihrer Länge veränderbaren Segmenten, ermöglicht wird. Mit Hilfe theoretischer Untersuchungen wurde die Fähigkeit zur Fortbewegung des Systems nachgewiesen. Mittels dieser Untersuchungen wurden weiterhin im Hinblick auf die Fortbewegung des Systems günstige Ansteuerungsstrategien ermittelt. Anschließend erfolgte der konstruktive Entwurf des Systems sowie der experimentelle Nachweis der Funktionsweise mittels eines Prototypen.



Kaufhold, Tobias;
Ein Beitrag zur Entwicklung formvariabler Lokomotionssysteme - 60 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2010

Der Wunsch nach einer erhöhten Mobilität zukünftiger Robotersysteme erfordert in vielen Bereichen die Nutzung neuer, nicht konventioneller Fortbewegungsprinzipien. Ein aktuelles Thema ist die Untersuchung der amöboiden Fortbewegung. Ausgehend von dem biologischen Prinzip wurde im Rahmen der Bachelorarbeit ein nachgiebiges Lokomotionssystem entwickelt, dessen Fortbewegung auf der globalen Formänderung seiner 3D-Struktur, bestehend aus miteinander verbundenen starren und elastischen Segmenten, basiert. Zur Beschreibung des Verformungs- und Bewegungsverhaltens wurden umfangreiche Untersuchungen an einem hergestellten Prototypen durchgeführt und die Fortbewegung des entwickelten Systems experimentell nachgewiesen.



Keil, Daniel;
Konzeption und Implementierung einer wissenschaftlichen Bewertungsmethode zur Auslegung von Laserstrahlschweißverbindungen - Online-Ressource (PDF-Datei: XVI, 96 S., 26,02 MB). Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2010

Der Prozess der rechnergestützten Bauteilauslegung mittels Finite-Elemente-Software ist, je nach Bauteilkomplexität, sehr zeitaufwändig. Dabei beschränkt sich der Aufwand nicht nur auf die Berechnung der Modelle. Große Bemühungen sind auch bei der FE-Modell-Erstellung erforderlich, da die Qualität der Modellvernetzung einen entscheidenden Einfluss auf die Ergebnisqualität hat. Es werden Ergebnisse verlangt, denen vertraut werden kann. Daher ist neben einem guten und geeigneten Auslegungskonzept auch die Methodik zur Berechnung der konzeptabhängigen Spannungen von großer Bedeutung. Die Auswertung der Ergebnisse und das Berechnen der Lebensdauer verlangen ebenfalls nach größeren Bemühungen. Daher müssen zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit Werkzeuge und Methoden zur automatisierten konzeptabhängigen Modellierung und Ergebnisauswertung entwickelt werden. - In dieser Diplomarbeit werden im ersten Teil Methoden entwickelt, den Prozess der Schwingfestigkeitsbewertung von (laserstrahl-) geschweißten Verbindungen mittels Finite-Elemente-Methode (FEM) zu automatisieren. Diese Methoden, die auf dem Kerbspannungskonzept und einer Diversifikation der Submodellgenerierung basieren, realisieren eine automatisierte Lebensdauerermittlung auch bei komplexen Schweißnahtgeometrien. - Die betrachteten Automatisierungskonzepte werden im zweiten Teil der Arbeit programmiertechnisch in der Programmiersprache Python umgesetzt und in Form eines Plug-ins in die FE-Software Abaqus implementiert. Durch die Implementierung können die entwickelten Methoden intensiv untersucht werden. Der Fokus der Untersuchungen wird auf die Ermittlung der Abweichungen der automatisiert bestimmten Ergebnisse zu Resultaten aufwändig erstellter und berechneter Referenzmodelle gelegt. Die maximale Differenz bei grober Vernetzung des Globalmodells beträgt ca. 6 % in der berechneten maximalen Spannung. Eine feinere Diskretisierung des Globalmodells führt zu weitaus geringeren Abweichungen. - Außerdem wird die Leistungsfähigkeit der Automatisierung durch einen Vergleich der Berechnungszeiten nachgewiesen. Bei einem Modell einer relativ komplexen Schweißverbindung kann eine Zeitersparnis gegenüber der Rechenzeit des Referenzmodells um den Faktor 1500, bei einer maximalen Kerbspannungsabweichung von ca. 6 %, erreicht werden.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/625040538keil.txt

Linke, Andreas;
Entwicklung einer Schnittstelle zur Fernsteuerung des Roboters für Landesimulationen im Labor Lander-Navigation - 97 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2010

Üblicherweise werden Industrieroboter in Form von fest definierten Ablaufroutinen betrieben. In einigen Spezial- und Forschungsanwendungen ist es jedoch erforderlich den Roboter jederzeit frei bewegen zu können. In einem aktuellen Forschungsprojekt erfolgt die Entwicklung von Soft- und Hardware zur optischen Navigation im Mondorbit, wobei die entwickelten Komponenten in einem eigens dafür eingerichteten Landesimulator getestet werden sollen. Dazu muss ein, im Teststand integrierter, Industrieroboter über eine externe Applikation, in Echtzeit, gesteuert werden können. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung einer netzwerkbasierten Schnittstelle zur Fernsteuerung des Industrieroboters durch einen handelsüblichen PC. Dabei wurden verschiedene Ansätze zur Implementierung der Schnittstelle zwischen Robotersteuerung und dem PC verfolgt. Die verschiedenen Implementierungen wurden anhand von simulierten und realen Messdaten analysiert und bewertet.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/619491930linke.txt
Münster, Marian;
Auslegung und Optimierung eines Containerbewegungssystems für eine Forstmaschine - 70 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2009

In dieser Arbeit soll das Wirksystem zum Leeren eines Containers mittels Seitenkippsystem analysiert und optimiert werden. Hierzu wird eine Kraft- und Momentenanalyse am Beispiel einer Forstmaschine vorgenommen und ausgewertet. Dabei werden die Betriebszustände Heben, Senken, Abkippen und Nivellieren betrachtet. Zu beachten sind dabei die Randbedingungen Hubhöhe, Seitenversatz, Volumen und Gewicht. - Des Weiteren sind alternative Lösungsvorschläge herauszuarbeiten und eine geeignete Lösung mittels Simulation aufzuarbeiten. - Die gewonnen Erkenntnisse sollen dazu dienen, die Entwicklung voranzutreiben und damit die Leistungsfähigkeit der Fortmaschinen zu erhöhen. - Schlagwörter: Seitenkippsystem, Kraftanalyse, Momentenanalyse, Randbedingung, Simulation, Forstmaschine



Uhlig, Robert Peter;
Untersuchung des dynamischen Verhaltens von planaren Luftlagern und Ableitung von MKS-Modellen - 82 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2009

Die vorliegende Diplomarbeit befasst sich mit der Entwicklung eines Messaufbaus, um die statischen und dynamischen Eigenschaften von aerostatischen Luftlagern mit poröser Oberfläche zu ermitteln. Eine Konstruktionskritik wird durchgeführt und die Inbetriebnahme beschrieben. Ein existierendes Mehrkörpersystem-Modell wird angepasst. Die Ergebnisse der Simulation mit dem Mehrkörpersystem-Simulationsprogramm alaska werden ebenfalls vorgestellt.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/608943991uhlig.txt
Kunze, Mirko;
Basketball spielen mit anthropromorphen Robotern - 83 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2009

Ziel dieser Arbeit ist es, ein Regelungskonzept zum Dribbeln mit einem Basketball für den DLR Leichtbauroboter LBR III zu entwickeln. Basierend auf einer Analyse des menschlichen Bewegungsablaufs beim Dribbeln und einem physikalischen Ballmodell werden ableitbare Anforderungen an den Roboter, deren Konsequenzen und Lösungen diskutiert. Anschließend wird ein vereinfachtes eindimensionales Simulationsmodell erarbeitet, welches als Grundlage für alle weiteren Modelle dient. Das Verhalten des Balls wird analysiert und die Eignung des Modells dargestellt. In einer Erweiterung auf eine zweidimensionale Simulation werden zwei verschiedene Handmodelle vorgestellt und untersucht. Weiterhin wird das Konzept der Impedanzregelung im Modell benutzt, um nachgiebiges Verhalten des Roboters zu erreichen, eine fundamentale Voraussetzung für eine sichere Mensch- Roboter-Interaktion. Nach einer Bewertung der zweidimensionalen Handmodelle wird der Prototyp einer mechanischen Hand konstruiert. Schlussendlich wird die Simulation auf drei Dimensionen erweitert, wobei durch die Konstruktion bedingte Beschränkungen berücksichtigt werden.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/605170959kunze.txt
Schütze, Frank;
Mehrdimensionale elastisch verkoppelte Drehgelenke - 124 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2009

Derzeit ist es nicht möglich, den menschlichen Bewegungsapparat so nachzubauen, dass man Lösungen auf vergleichbarem Niveau erhält. Für die Konstruktion humanoider Roboter gelten zudem völlig neue Konstruktionsprinzipien, da hier keine mechanische Genauigkeit einfach durch hohe Steifigkeit erreicht werden kann, da diese fast immer mit hohem Gewicht und größerem Bauraum einhergehen. Der Anspruch an humanoide Roboter soll aber gerade eben dadurch gekennzeichnet sein, dass er ein möglichst menschenähnliches Bild abgibt. Die der Natur eigene Elastizität ist dabei das Hauptunterscheidungsmerkmal zu den technischen Systemen. Forschungen auf dem Gebiet der zweibeinigen Fortbewegung zeigen die Notwendigkeit der Verstellbarkeit von Steifigkeiten. Anspruch dieser Arbeit soll, nach einer umfassenden Recherche zu den Unterschieden und Gemeinsamkeiten biologischer und technischer Gelenke, der Entwurf eines elastisch verkoppelten Drehgelenkes sein.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/602182735schue.txt
Schmitz, Tonia;
Modellbildung des Reizleitungsapparates am Beispiel Vibrisse und adaptive Regelungsprozesse - 69 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2009

Zahlreiche Säugetiere - allen voran Mäuse und Ratten - können zusätzlich zu ihren auditiven und visuellen Fähigkeiten ihre Vibrissen verwenden, um sich in ihrer Umgebung zu orientieren. Die Tasthaare in der Schnauzenregion können sowohl zur passiven Reizwahrnehmung von äußeren Kräften (Wind, Berührung eines Gegenstandes), als auch zur aktiven Umgebungserkundung (Abtasten von Gegenständen und Oberflächen) verwendet werden. - Diese besondere Ausführung des Tastsinnes setzt den Grundstein für diese Arbeit. Der gesamte Reizleitungsapparat des biologischen Vorbilds wird mit einer Kombination aus schon entwickelten mechanischen Modellen nachgebildet. Bestehende Regelalgorithmen werden an dieses neue Modell angepasst, um sowohl die passive Reizwahrnehmung, als auch die aktive Umgebungserkundung des Vorbilds nachzubilden. - Numerische Simulationen mit diesem Modell zeigen, dass das entwickelte Modell eine gute Sensibilität vorweist. Es blendet Dauererregungen weitestgehend aus und zeigt eine ausgeprägte Reaktion auf plötzlich auftretende Störungen.



Eylenstein, Sebastian;
Eingrenzung der wichtigsten Einflussgrößen zur Verursachung von Gleichlaufschwankungen eines Fensterhebersystem - 118 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2009

Analyse zum Stand der Technik bezüglich Fensterhebersysteme - Detailanalyse an Einzelteilen und Baugruppen bezüglich deren Beitrag an den Gleichlaufschwankungen - Ausschlussverfahren und Gewichtung von Wechselwirkungen der Gleichlaufschwankungen des mechatronischen Systems Fensterheber - Nachweis von ein- und ausschaltbaren Einflüssen zur Verursachung von Gleichlaufschwankungen



Kouakouo Nomvussi, Serge Ayme;
Untersuchungen apedaler Lokomotionssysteme auf Ferroelastomerbasis - 60 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2009

Im Rahmen der Diplomarbeit wurde ein am Fachgebiet Technische Mechanik der TU Ilmenau entwickeltes amöboides Lokomotionssystem auf Ferroelastomerbasis mit elektro-magnetischem Antrieb theoretisch untersucht. Zunächst wurde die amöboide Fortbewegung aus biologischer Sicht betrachtet. Es wurden die Grundlagen zur Anatomie von Einzellern, die sich amöboid fortbewegen, behandelt, anschließend wurden die zwei gängisten Theorien zum Prinzip der amöboiden Fortbewegung dargestellt. Aus den biologischen Erkenntnissen wurden mögliche Vorteile sich amöboid fortbewegender technischer Systeme abgeleitet. Prinzipielle technische Umsetzungsmöglichkeiten derartiger Systeme wurden vorgestellt. Anschließend erfolgte eine kurze Zusammenfassung zum Stand der Technik amöboider Bewegungssysteme. Nach einer kurzen Vorstellung des Lokomotionssystems erfolgten allgemeine Betrachtungen zur Modellbildung. Zur theoretischen Untersuchung des Bewegungsverhaltens des Systems wurde die FE-Methode angewendet. Die Erstellung der ANSYS®-Programmroutine, mit welcher das Bewegungsverhalten eines realitätsnahen, parametrisierten Modells des Lokomotionssystems transient dynamisch untersucht werden kann, bildet den Schwerpunkt der Arbeit. Mit den anschließenden FE-Rechnungen konnte ein theoretischer Nachweis der Fortbewegung des Systems erfolgen. Es wurde gezeigt, dass mit der Antriebsfrequenz nicht nur die Fortbewegungsgeschwindigkeit, sondern auch deren Richtung beeinflußt werden kann (I); je nach Antriebsfrequenz eine Bewegung aus der Ruhelage heraus und eine anschließende Fortbewegung in zueinander entgegengesetzte Richtungen realisiert werden kann (II); große Fortbewegungsgeschwindigkeiten in einem eingeschränkten Frequenzbereich zu realisieren sind (III).



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/599008571kouak.txt
Bähr, Sebastian;
Erarbeitung einer Bewertung für Crashkennungen, um deren Auswirkungen auf eine Sitzstruktur beurteilen zu können - 72 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2009

Die vorliegende Bachelor-Arbeit untersucht die Thematik einer Bewertung von Beschleunigungspulsen für Schlittencrashversuche von Fahrzeugsitzen. Anhand der Werte pulsbewertender Kriterien, sollen Aussagen zur Gesamtbelastung des beanspruchten Gestühls getroffen werden. Dazu werden die in der Praxis häufig gebrauchten Kriterien zunächst definiert und zusammengefasst. Anschließend werden Bereiche ermittelt, in denen sich die Crashpulse und deren Bewertungskriterien im Anwendungsfall des Schlittenversuchs bewegen. Durch Abstraktion der realen Kurvencharakteristken wird schließlich eine synthetische Kennung generiert, die nach entsprechender Untersuchung so geändert werden kann, dass nur bestimmte Bewertungskriterien variieren. Nach Erzeugung von Pulsen mit verschiedensten, definierten Änderungen der Bewertungskriterien, werden diese hinsichtlich ihrer Sitzbelastung verglichen. Die Werte vorher festgelegter Belastungsgrößen ergeben sich nach Auswertung durchgeführter FE-Crashberechnungen für jeden synthetischen Puls. Die Pulsvergleiche zeigen, dass keines der untersuchten Kriterien geeignet ist, eine Sitzbelastung anhand des Beschleunigungspulses zu bewerten. Hauptgründe dafür sind das differente Verhalten der ausgewerteten Belastungsgrößen und die sich ergebenden Belastungsunterschiede bei Änderung des untersuchten Sitzmodells. Die Arbeit macht deutlich, dass die Abbildung einer Sitzgesamtbelastung, rein anhand pulsbewertender Größen, objektiv nicht möglich ist.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/596020473baehr.txt
Becker, Felix;
Modellbildung, Simulation und Entwurf schwingungsbasierter Lokomotionssysteme für 1D- und 2D-Bewegungen - 130 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2009

Lokomotionssysteme in Forschung und Technik werden gegenwärtig von starren Mehrkörpersystemen mit konstanter Massenverteilung in den Körpern dominiert. Eine Änderung der Relativlagen im System geschieht überwiegend durch Antriebe in den Koppelstellen. Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurden undulatorische Lokomotionssysteme für die Bewegung in ebenem Gelände entwickelt, die ein anderes Fortbewegungsprinzip nutzen. Die Lokomotion dieser Systeme basiert auf der Erzeugung interner periodischer Deformation als Antriebsprinzip und der Ausnutzung von nichts symmetrischer Reibung an den Kontaktstellen zwischen Roboter und Umgebung. Die Antriebskraft wird durch eine horizontal schwingende Masse aufgebracht. Um eine gerichtete (steuerbare) Bewegung in der Ebene zu erzeugen, muss die Reibungskraft zwischen Lokomotionssystem und Untergrund an mindestens zwei Kontaktstellen beeinflusst werden können. Dies geschieht durch eine aktive Veränderung der Normalkräfte, welche durch periodisch bewegte Massen realisiert wird. Zur Beschreibung eines solchen Systems wurden ein Massenpunktmodell und ein Mehrkörpersystemmodell entwickelt. Anschließend wurden mit diesen Modellen theoretische Untersuchungen durchgeführt. Es hat sich gezeigt, dass die Lokomotion durch Erregungsfrequenzen und Phasenverschiebungen zwischen den Ansteuerungsfunktionen der inneren Massen zweidimensional kontrolliert werden kann. Auf Basis des Mehrkörpersystemmodells wurde ein Prototyp entwickelt. Die experimentellen Untersuchungen bestätigten die Vorhersagen der theoretischen Betrachtungen. Mit dem Ziel der Verkleinerung und der Verwendung eines nichtklassischen Aktors wurde ein weiteres praktisches System verwirklicht.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/592384462becke.txt
Martens, Thilo;
Einlernen von Roboterbewegungen mit einem optisch getrackten Zeigegerät - 107 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2008

Industrieroboter ermöglichen einen hohen Automatisierungsgrad und Kostenersparnisse. Durch das zeitintensive manuelle Programmieren des Roboters werden diese Vorteile unter Umständen wieder aufgehoben. - Es werden Lösungsvorschläge zur Verbesserung dieses Prozesses dargelegt. Das Einlernen erfolgt mit einem neu entwickelten Zeigegerät, welches von einem 6D-Messsystem erfasst wird. Das Nachlernen wird in einem intuitiven Koordinatensystem durchgeführt, wodurch schnelle Korrekturen der Programmbahnpunkte ermöglicht werden. - Um eine bessere Sichtbarkeit des Werkstücks für das Maßsystem zu gewährleisten, wird dieses am Roboterflansch befestigt. Die notwendige Hand-Auge-Kalibrierung wird durch ein spezielles, im Rahmen dieser Diplomarbeit entstandenes, Verfahren berechnet, welches mit einem linearen Gleichungssystem lösbar ist. - Ein kabelloses Handbediengerät mit anwenderfreundlichen Programmen assistiert bei der Bewältigung der Aufgaben, weshalb kein umfangreiches Vorwissen notwendig ist. - Durch das schnellere, weil einfachere, Ein- und Nachlernen wird die Produktivität wieder gesteigert.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/589073508marte.txt
Dederichs, David;
Untersuchung von Eigenspannungszuständen im Prozess der Einbettenden Stereolithographie mittels FE-Simulation - XIV, 68 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2008
Enth. außerdem: Thesen

Die Stereolithographie ist ein Teilbereich des Rapid Prototypings der ursprünglich für den schichtweisen Aufbau von Prototypen entwickelt wurde. Um die Grenzen dieses Verfahrens zu erweitern wird daran geforscht während des Fertigungsprozesses elektronische und mechanische Baugruppen einzubetten. Aufgrund von Schwindung und Quellung des genutzten Matrixmaterials, entstehen im Fertigungsprozess Eigenspannungen, die ohne eine angreifende äußere Kraft auftreten. Daher werden in Messungen das Volumenänderungsverhalten in verschiedenen Umgebungsmedien dokumentiert und die erlangten Daten zur Implementierung in eine FE-Software vorbereitet. Des Weiteren wird über dynamische Messungen mittels DMTS die Viskoelastizität des Matrixmaterials über einen längeren Zeitraum ermittelt und ebenfalls zur Softwareimplementierung vorbereitet. Die Daten werden anschließend werden die experimentell ermittelten Daten in die FE-Software Abaqus implementiert und der Einsatz eingebetteter Strukturen unter erhöhten Umweltbedingungen simuliert. Dabei wird geklärt, ob das Material unter der Belastung der entstehenden Eigenspannungen versagt.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/585327106deder.txt
Chilian, Annett;
Stereokamerabasierte Navigation eines Krabbelroboters auf unebenem Gelände - 97 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2008

Im Rahmen dieser Diplomarbeit wird ein Algorithmus zur Navigation eines mobilen Roboters in unbekanntem unebenem Gelände entwickelt, der allein auf den Bildern einer Stereokamera basiert und der daher auch für Laufroboter geeignet ist. Der Navigationsalgorithmus soll den Roboter auf einem möglichst kurzen und sicheren Weg zu einem Zielpunkt führen, dessen Koordinaten relativ zum Startpunkt des Roboters vom Benutzer vorgegeben werden. Es werden die Ergebnisse einer Literaturrecherche zu vorhandenen Navigationsansätzen für planetare Rover vorgestellt. Basierend auf diesen Erkenntnissen wird ein Navigationsalgorithmus für unebenes Gelände entworfen, welcher die Lösung der Teilaufgaben Lokalisation, Kartenerstellung, Geländebewertung, Pfadplanung und Bewegungssteuerung beinhaltet. Der Algorithmus wird implementiert und auf einem radgetriebenen Roboter sowie auf einem sechsbeinigen Laufroboter in verschiedenen ebenen und unebenen Umgebungen getestet. Die Ergebnisse der Tests werden dargestellt und Möglichkeiten zur Erweiterung des Navigationsalgorithmus werden genannt.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/585039941chili.txt
Pohl, Stefanie;
Erarbeitung von webbasierten Werkzeugen für die semesterbegleitende und abschliessende Examination von Studierenden im Fach Technische Mechanik - 198 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2008

E-Assessments im natur- und ingenieurwissenschaftlichen Bereich sind bislang selten im deutschen Universitätsalltag und werden vielerorts von Lehrenden abgelehnt. Diese Arbeit entwirft ein E-Assessment Werkzeug innerhalb einer E-Learning Umgebung, welches den speziellen Bedürfnissen dieser Fachgebiete gerecht wird. Dazu analysiert sie die Schwierigkeiten und speziellen Bedürfnisse, die das Fachgebiet Technische Mechanik als ein ingenieurwissenschaftliches Grundlagenfach, mit der Virtualisierung der Lehre verbindet. Daraus leitet sie ein Konzept für eine Lernumgebung ab, die diesen Schwierigkeiten effektiv begegnet. - Die aus dieser Entwicklung gewonnenen Erkenntnisse fließen in die Umsetzung auf der Lernplattform der TU Ilmenau ein. Organisationsstruktur und Lehrkonzepte werden auf der Plattform abgebildet und es entstehen Beispiele und Anleitungen für alle Lehrenden des Fachgebiets. Diese versetzen das Fachgebiet in die Lage, alle Möglichkeiten, welche die Plattform bietet, effizient zu nutzen um die Einführung und Integration von virtueller Lehre voranzutreiben.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/584679629pohl.txt
Greiser, Steffen;
Positionierung permeabler Stoffe im offenen Magnetkreis in Hinblick auf apedale Lokomotionssysteme - 102 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2008

Motiviert durch den technischen Fortschritt werden im Mikro- und Nanobereich zunehmend apedale Bewegungssysteme eingesetzt. Einige dieser Systeme basieren auf elektrodynamischen Wirkungsprinzipien, die eine ortsgebundene Bewegung permeabler Stoffe ermöglichen. Das Ziel der vorliegenden Diplomarbeit besteht darin, eine ortsunabhängige Positionierung im offenen Magnetkreis zu realisieren. - Die Bewegung permeabler Stoffe im offenen Magnetfeld kann mit Hilfe vereinfachter, nichtlinearer, gewöhnlicher Differentialgleichungen beschrieben werden. Bedingt durch die zunehmende Leistungsfähigkeit der Computertechnik stehen effiziente Werkzeuge der Systemidentifikation zur Verfügung. Die konsequente Ermittlung einzelner Parameter der Streckenbeschreibung anhand verschiedener modellbasierter Optimierungsrechnungen führt zu einer realitätsnahen Modellbildung. Das nichtlineare Systemverhalten kann mit Hilfe der exakten Linearisierung in ein lineares System überführt werden. Mit dieser Vorgehensweise können die bekannten, leistungsfähigen linearen Regler der Zustandsraummethodik verwendet werden, um eine Positionsregelung zu ermöglichen. - Mit der Implementierung der Regelungsmethodik auf einem FPGA kann die Funktionsweise selbiger am realen Prozess nachgewiesen werden. Dabei werden die geforderten dynamischen Eigenschaften an Geschwindigkeit und Dämpfung eingehalten.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/578525313greis.txt
Zeh, Johannes;
Entwurf, Implementation und Simulation von Adaptionsgesetzen einfacher adaptiver Regler zur Ausregelung von Bodenerregungen von Sensoren - 134 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2007

Um ein technisches System zu regeln, ist normalerweise die vollständige Kenntnis der Systemparameter notwendig. Mit Hilfe dieser Parameter lassen sich apriori Regelparameter einer Rückführung berechnen, die das System regeln können. Es kann aber, gerade bei biologischen Systemen, in der Regel nicht erwartet werden, dass die Systemparameter vollständig bekannt sind. Beispielhaft wurde hier das Tasthaar einer Katze betrachtet. Um ein Tasthaar auch bei dauerhafter Erregung, beispielsweise durch Wind, sensibel zu halten, muss die Katze in der Lage sein, das Tasthaar soweit zu versteifen, dass weiterhin Signale wahrgenommen werden können. Damit Systeme geregelt werden können, deren Parameter unbekannt sind, kann die adaptive Regelung genutzt werden. Bei der in dieser Arbeit verwendeten Art der adaptiven Regelung handelt es sich um eine Ausgangsrückführung mit einem Parameteradaptionsgesetz. Dies ermöglicht es dem System, sich selbstständig den jeweils notwendigen Verstärkungsfaktor zu generieren. Solche biologischen Regelungsprobleme wurden bereits in der Dissertation von Herrn Behn ausführlich untersucht. Die Ergebnisse dieser Arbeit bildete die Grundlage für die hier vorliegende Diplomarbeit. Herr Behn bemerkte im Ausblick seiner Dissertation die Notwendigkeit des Entwurfs neuer Adaptionsgesetze, die es dem Verstärkungsfaktor ermöglichen, seinen hohen Wert zu verringern. Diese Aufgabe greift die vorliegende Arbeit auf und stellt somit eine Fortführung der Betrachtung von Adaptionsgesetzen aus der Dissertation dar. Es wurde zuerst eine ausführliche Literaturrecherche über in der Literatur verwendete Adaptionsgesetze durchgeführt. Dabei konnten viele verschiedene Gesetze gefunden werden. Der Großteil der Gesetze kann den Verstärkungsfaktor aber nur wachsen lassen. Wie jedoch festgestellt wurde, kann es zu Problemen kommen, wenn das System nicht in der Lage ist, den Verstärkungsfaktor gegebenenfalls wieder senken zu können. Bei Voruntersuchungen der Adaptionsgesetze konnte dabei festgestellt werden, dass die Variation der Rückführungsgesetze erheblichen Einfluss auf die Regelgeschwindigkeit ausübt. Um die Regelgeschwindigkeit zu erhöhen, wurden daher zuerst die Feedbackgesetze näher untersucht und optimiert. Außerdem wurde ein Vorverstärkungsfaktor betrachtet, der ebenfalls Einfluss auf die Geschwindigkeit nimmt. Für den Vorverstärkungsfaktor in den Simulationen wurde ein optimaler Wert gefunden. Die anschließenden Untersuchungen der Adaptionsgesetze aus der Literatur, die ein Fallen des Verstärkungsfaktors ermöglichten, zeigten, dass diese das System nur ungenügend regeln. Es trat in den meisten Fällen Sprungverhalten auf. Die Adaptionsgesetze aus der Literaturrecherche konnten daher nicht weiter verwendet werden. Auf Grundlage dieser Schwierigkeiten wurden die Adaptionsgesetze der Literaturrecherche modifiziert und neue Gesetze entwickelt. Es konnten dabei Gesetze gefunden werden, bei denen kein Sprungverhalten mehr auftrat. Diese Gesetze weisen in der Regel einen Doppelschlauch mit Lambda und Lambda minus Epsilon sowie eine Abfrage der Verweildauer auf. Die Adaptionsgesetze wurden dabei mit Hilfe der Simulationstools Matlab und Maple ausführlich simuliert. Um die Funktionalität der neuen Adaptionsgesetze nicht nur über Simulationen zu zeigen, wurde ein dem mechanischen Schwingungssystem äquivalenter elektrischer Schwingkreis aufgebaut und die Regelung der Adaptionsgesetze mit dem Schwingkreis vorgestellt. Dafür wurde eine Steuerung mit der Software LabVIEW erstellt. Mit Hilfe des elektrischen Schwingkreises konnte die Funktionalität der neuen Adaptionsgesetze gezeigt werden. Die Aufgabenstellung der Diplomarbeit wurde gelöst.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/566300540zeh.txt
Jahn, Martin;
Modellierung der Rotordynamik eines Abgasturboladers - 75 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2007

Die vorliegende Diplomarbeit handelt von der Simulation von hydrodynamischen Rotorgleitlagerungen verschiedener PKW-Abgasturbolader. Die Berechnung der Rotordynamik erfolgt mit dem Mehrkörpersimulationsprogramm FIRST. Zur Berechnung der Hydrodynamik der Radiallager kommt das in FIRST eingebundene Programm TOWER zum Einsatz. - Gegenstand der Betrachtungen sind sowohl Schwimmbuchsenlagerungen als auch Einbuchsenlagerungen. Nach der Modellierung der Lagerungen mit starrem Rotor erfolgt eine Optimierung der Modellierungstiefe, bei der der hydrodynamischen Axialgleitlagerung besondere Bedeutung zukommt. Hierbei stehen betriebspunktabhängige Kennlinien zur Beschreibung des Axiallagerverhaltens sowie der Einfluss von Axiallagerkräften und Axiallagerspielen im Mittelpunkt. - Weiterhin erfolgt ein Vergleich verschiedener PKW-Abgasturboladerlagerungen hinsichtlich deren Reibleistung und Tragfähigkeit, wobei das Kaltstartverhalten ebenso berücksichtigt wird wie Rotordrehzahlen bis zu 180000 UPM. Auch Simulationen mit elastischen Rotoren werden durchgeführt und die Ergebnisse mit denen der starren Rechnungen verglichen. - Abschließend findet eine erste rechnerische Untersuchung einer Lageroptimierung hinsichtlich der Reibleistungssenkung statt. Dabei werden im Speziellen die Einflüsse der Lagerbreite, des Lagerdurchmessers und das Schalenspiels der Innenlagerung untersucht.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/555995976jahn.txt
Henneberg, Robert;
Theoretische und experimentelle Untersuchungen zu Verschleißerscheinungen an Stoßdämpfern - 148 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2007

NKW Stoßdämpfer unterliegen bei Belastung durch Querkraft sporadisch auftretendem abrasivem Verschleiß an der Laufpaarung Kolben/Zylinderrohr. Die vorliegende Arbeit untersuchte die Einflussfaktoren, die zum Auftreten des Verschleißes führen. Eine weitere Aufgabe bestand darin, mögliche Lösungen zur Vermeidung des Verschleißes zu finden. Zur Erfüllung dieser Aufgaben wurden komplett montierte Stoßdämpfer mittels eines Prüfstandes in einem Verschleißversuch getestet. Untersuchte Bauteile waren Kolben, Zylinderrohr, Kolbenring und Kolbenstange des Dämpfers. An Kolbenringen, Kolben und Zylinderrohren wurden verschiedene harte und weiche Beschichtungen aufgebracht und im Versuch geprüft. Kolben und Kolbenringe wurden konstruktiv verändert und hinsichtlich des Einflusses dieser Änderungen experimentell untersucht. Die Kolbenstangen wurden hinsichtlich ihres elastischen Verhaltens während der Versuche beurteilt und durch Berechnungen untersucht. Im Ergebnis dieser Arbeit wurden mögliche Ursachen für das Auftreten von abrasivem Verschleiß an der Laufpaarung Kolben/Zylinderrohr gezeigt. Ebenfalls liegen günstige Lösungsansätze zur Vermeidung des Verschleißes vor, die in weiteren Untersuchungen, zum Beispiel Schlechtwegerprobungen, auf ihre endgültige Tauglichkeit hin geprüft werden müssen.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/555770176henne.txt
Jansson, Markus;
Aufbau und Inbetriebnahme eines Prüfstandes zur Messung der Reibkennwerte von Führungen - 126 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2007

Im Rahmen der Weiterentwicklung mikrotechnologischer Anwendungen tritt die Forderung nach immer kleineren Strukturen zunehmend in den Vordergrund. Um diesen Forderungen gerecht werden zu können, müssen Geräte und Messapparaturen konzipiert werden, die eine hochgenaue Fertigung zulassen. Zur Übertragung von Kräften und Bewegungen müssen in diesen Anlagen Präzisionsführungen eingesetzt werden, an die, neben der Forderung nach einer hohen Steifigkeit, auch die Forderung nach geringer Reibung gestellt wird. Im Gegensatz zu anderen industriellen Anwendungen stellt der Verschleiß der Führung und das infolge dessen auftretende Versagen des Werkstoffes hier nicht das zentrale Problem dar. Vielmehr sind es schwer kontrollierbare Effekte bei der Positionierung, wie z.B. Stick-Slip-Effekte oder infolge der Reibung entstehende Nachführfehler bei Bahnsteuerungen, die eine einwandfreie Funktion dieser Geräte beeinflussen. Für die Entwicklung und den Betrieb von Präzisionsmaschinen ist eine Kenntnis über das Reibverhalten von Einzelkomponenten wie z.B. den eingesetzten Führungen unabdingbar. Da Führungen komplexe tribologische Systeme darstellen und Reibung schon in einzelnen Kontakten sehr vielen Einflussfaktoren unterliegt, ist eine analytische Erfassung der Reibung nicht möglich. Daher werden zur Vorhersage des Reibverhaltens und zur Reibungskompensation häufig komplexe Modelle verwendet, die in Ihrem Verlauf durch das Ändern von Parametern dem Systemverhalten angepasst werden können. Für den Einsatz dieser Modelle ist die Kenntnis entsprechender empirisch ermittelter Kennwerte notwendig. Die Tatsache, dass die Reibung von Führungen meist unter makrotribologischen Gesichtspunkten betrachtet wird, führt zu dem Problem, dass kaum Daten über das Verhalten von Linearführungen im Haftbereich, insbesondere über Anfangsverschiebung, Haftkraft und Losbrechverhalten vorliegen. Für Präzisionsführungen bilden diese charakteristischen Werte jedoch eine wesentliche Grundlage für die Modellbildung und die Bewertung der Führung. Daher sind Fragen nach der Größenordnung der genannten charakteristischen Werte, sowie nach dem genauen Zusammenhang zwischen Verschiebung und Kraft oder dem Einfluss geometrischer Gegebenheiten häufig noch offen. Für eine präzise Modellbildung ist eine Kenntnis dieser Werte jedoch notwendig. Das Ziel der durchgeführten Arbeit ist der Aufbau und die Inbetriebnahme des Prototyps eines Universalprüfstandes, mit dem das Haft- und Losbrechverhalten unterschiedlicher Führungen untersucht werden kann. Die Inbetriebnahme zielt darauf ab, die Durchführung von Messreihen problemlos zu ermöglichen und weitestgehend zu automatisieren. Des Weiteren soll im Rahmen der Inbetriebnahme überprüft werden, inwiefern der Prüfstand unter messtechnischen Gesichtspunkten geeignet ist Untersuchungen im Haftbereich durchzuführen. Die gewonnenen Messwerte sollen einen Anhaltspunkt für die Beurteilung der Führungen hinsichtlich der Eignung für den Einbau in Positioniereinrichtungen geben. Zusätzlich können die Ergebnisse eine Hilfe für eine präzise Modellbildung des Verhaltens der Führungen darstellen. Im Rahmen der Diplomarbeit konnte der Universalprüfstand zur Untersuchung des Reibverhaltens von Führungen in Betrieb genommen werden, so dass es möglich ist Messreihen automatisiert durchzuführen. Die erstellte Software erlaubt es unterschiedliche Messprofile, vor allem im Hinblick auf die Ansteuerung des Piezoaktors, einzustellen. Es besteht die Möglichkeit, neben der Ansteuerfunktion, ganz gezielt Parameter wie Verfahrgeschwindigkeit, eingeleitetem Weg oder der Zeit zwischen zwei Messzyklen einzustellen. Dadurch kann die Abhängigkeit der Reibkraft von diesen Parametern gezielt untersucht werden. Durch ein Programm zur Vorverarbeitung der erfassten Daten können Messwerte, trotz der großen Datenmengen, zügig umgerechnet und visualisiert werden, so dass eine erste Beurteilung der Messergebnisse schnell möglich ist. Bei den durchgeführten Messungen konnte gezeigt werden, dass das Haftverhalten von Führungen gezielt vermessen und erfasst werden kann. Ebenso konnte der bei einer Führung auftretende Stick-Slip aufgenommen werden. Der Prüfstand hat sich in diesem Bereich grundsätzlich als geeignet erwiesen, das Verhalten der Führungen auch bei sehr kleinen Verschiebungen und Kräften zu erfassen.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/551441682janso.txt
Seeger, Niklas;
Entwicklung apedaler Lokomotionssysteme basierend auf der Steuerung innerer Massen - 119 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2007

Diese Diplomarbeit beinhaltet eine aktuelle Forschungsrecherche auf dem Gebiet der "worm-like motion systems". In dieser Arbeit wird die Entwicklung von Steuer- und Regelalgorithmen der Wirkelemente eines apedalen Lokomotionssystems beschrieben. Ebenso wird die Integration eines geeigneten Sensorsystems sowie der Entwurf und Aufbau der zugehörigen Elektronik dargestellt. - Die Bewegungssteuerung des Prototyps erfolgt über eine veränderliche innere Massenverteilung. Diese wissenschaftliche Arbeit befasst sich mit der Modellbildung der Regelstrecken sowie der Simulation der Regelungen. Praktisch erfolgt die Implementierung der Regelalgorithmen auf einem Mikrocontroller und die Integration der zugehörigen Elektronik in das Gesamtsystem. - Zusätzlich werden neuartige Funktionsprinzipien für Bewegungssysteme basierend auf der Steuerung innerer Massen aufgezeigt.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/545695473seege.txt
Stüve, Frank;
Untersuchung numerischer Verfahren für die Berechnung der Gleichgewichtslage beim Verfahren der elastischen Bänder - 96 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2007

Zukünftige Fahrerassistenzsysteme, die den Fahrzeugführer bei der Vermeidung von Unfällen unterstützen sollen, profitieren von leistungsfähigen Bahnplanungsverfahren. Ein vielversprechender Ansatz ist das Verfahren der elastischen Bänder. Dabei wird die Umwelt des Fahrzeuges in einer Gefahrenkarte modelliert, die aus virtuellen Potentialfeldern besteht. In dieses Potentialgebirge wird ein so genanntes elastisches Band gelegt, dass sich unter den Potentialkräften verformt. In einer Gleichgewichtslage beschreibt das Band eine kollisionsfreie Bahn. Die Gleichgewichtsermittlung erfordert mathematisch die Lösung eines Systems nichtlinearer Gleichungen. - In dieser Arbeit werden drei ausgewählte numerische Lösungsverfahren in eine bestehende Simulationsumgebung implementiert mit dem Ziel der Steigerung von Effizienz und Stabilität der Berechnung. Zwei Verfahren ergeben sich dabei durch Erweiterung des bislang eingesetzten Newtonverfahrens um Dämpfungstechniken. Das dritte Verfahren ist eine Trust-region Optimierung, mit der ein neuer Ansatz verfolgt wird. Die Bahnplanungsverfahren werden schließlich in einer dafür entwickelten Testumgebung miteinander verglichen.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/54342099Xstuev.txt
Kirchner, Isabel;
Untersuchung des Einflusses der Aufstellungsbedingungen auf das dynamische Verhalten von Maschinen - 48 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2007

Im Rahmen dieser Arbeit war das Schwingverhalten von Maschinen in Abhängigkeit von den Aufstellungsbedingungen zu untersuchen. Als wesentliche Aufstellungsbedingungen sind dabei die Aufstellelemente (z.B. Maschinenfüße) und der Aufstellungsort zu betrachten. Zunächst erfolgten grundlegende Betrachtungen von Maschinen- und Gebäudeschwingungen mit den entsprechenden Einflussparametern. Anschließend wurden für eine Materialprüfmaschine und einen Schwingerreger Mehrkörpersystem - Modelle (MKS) erstellt. Dabei wurden neben Gelenken und starren Körpern auch vordefinierte räumliche Gelenkbalken verwendet. Diese Modelle wurden um Elemente der Aufstellungsbedingungen erweitert, wobei als Aufstellungsort ein Fundamentblock angenommen wurde. Die Erstellung dieser Modelle und die Simulation erfolgten mit der Simulationssoftware alaska 5.0. Durch Variation der Aufstellungsparameter konnten die Eigenfrequenzen des Gesamtsystems aus Maschine und Aufstellung verschoben und unterschiedliche Schwingungsdämpfungen erzielt werden. - Um die Qualität der Simulationsergebnisse abschätzen zu können, wurden an einer der simulierten Maschinen Schwingungsmessungen bei verschiedenen Aufstellungsvariationen durchgeführt und Vergleiche zwischen den Simulations- und Messergebnissen gezogen. - Bei den Betrachtungen wurde eine Beschränkung auf Schwingungen in Vertikalrichtung vorgenommen. - Im Ergebnis dieser Arbeit konnte festgestellt werden, dass durch günstige Wahl der Aufstellelemente die besseren Schwingungsdämpfungen in niedrigen Frequenzbereichen erzielt werden konnten. Wird eine Erhöhung der Eigenfrequenzen des Gesamtsystems angestrebt, so kann durch den Aufstellungsort eine Versteifung des Gesamtsystems erreicht werden. Der Vergleich von Simulations- und Messergebnissen zeigte, dass die Modelle eine hinreichende Nachbildung der Realität darstellten und es somit zuließen Aussagen über das wahrscheinliche Schwingungsverhalten bei veränderten Aufstellungsbedingungen zu treffen.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/537516964kirch.txt
Wimmer, Tilman;
Theoretische und experimentelle Untersuchungen zur Steuerung pedaler und apedaler kooperativ agierender Roboter - 123 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2007

Mobile kooperierende Roboter sind dazu in der Lage, Aufgaben auszuführen, die nur schwer oder gar nicht von einem einzelnen mobilen System ausgeführt werden können. Um mehrere Einzelsysteme so aufeinander abzustimmen, daß ein kooperierendes Gesamtsystem entsteht, ist ein hohes Maß an Koordination und Kommunikation zwischen den einzelnen beteiligten Robotern notwendig. Dabei wird die Forschung auf dem Gebiet der Schwarmrobotik insbesondere von der Bionik inspiriert, deren Ziel die Übertragung natürlicher Funktionsprinzipien auf technische Applikationen ist. Beispielsweise dient die Untersuchung der Kommunikationsstrukturen sozialer Insekten, etwa in einem Ameisenstaat, als Grundlage für die Nachbildung von Schwarmverhalten bei Robotern. - Einleitend wird in dieser Arbeit zunächst der Stand der Forschung auf dem Gebiet bionisch inspirierter kooperierender Roboter aufgezeigt, indem das Projekt "Swarm-Bot" von Dorigo et. al. untersucht wird. - Um dann verschiedene Szenarios kooperierenden Roboterverhaltens experimentell umsetzen zu können, standen 2 unterschiedliche Typen mobiler Robotersysteme zur Verfügung, eine hexapedale Laufmaschine und ein radgetriebener Roboter mit Differentialantrieb. Diese Roboter wurden teilweise in vorangehenden Projekten selbst entwickelt und für diese Arbeit weiter modifiziert. - Für eine Erweiterung des Einsatzspektrums wurden diese Systeme mit einer digitalen Kamera ausgestattet, mit der bewegte und unbewegte Objekte lokalisiert und verfolgt werden können (Colourtracking). Ausserdem wurde ein digitaler Kompass integriert, der allen Robotern eine gemeinsame Orientierung ermöglicht. - Um die mit der Installation der zusätzlichen Hardware geschaffenen Möglichkeiten voll ausnutzen zu können, wurde die notwendige Steuersoftware in C++ und C# geschrieben und so die Voraussetzung geschaffen, um mit mehreren Robotern kooperativ agieren zu können. Die Steuerung und Koordination erfolgt über eine Bluetooth-Wireless Verbindung mit einem PC. Verschiedene Szenarios wie Kettenbildung, Formationsfahrten und gemeinsamer Objekttransport konnten erfolgreich realisiert werden. - Die in dieser Diplomarbeit geschaffene Experimentierplattform ist einfach und flexibel erweiterbar und kann für weitere Experimente zur Schwarmrobotik genutzt werden.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/532703138wimme.txt
Münch, Andreas;
FEM-Analyse einer elastischen Wurmstruktur unter dem Einfluss von Magnetfeldern zur Realisierung einer Fortbewegung - 140 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2007

Forschungsgegenstand dieser Arbeit ist die Abbildung einer concertina motion mittels der Methode der Finiten Elemente. In experimentellen Vorarbeiten wurde hierzu das Verhalten einer zylinderförmigen, wurmartigen Struktur aus einem Ferrofluid, umgeben von einer silikonartigen Hülle untersucht. Diese Struktur befindet sich in einem Kanal, ober- und unterhalb des Kanals sind äquidistant Spulen angebracht. Durch gezielte Ansteuerung der Spulen bewegt sich die Struktur analog einer concertina motion. Die Kraftwirkung auf den Wurm ist bereits in weiteren Arbeiten sowohl mittels FEM, als auch durch analytische Gleichungen untersucht worden. Diese Untersuchungen bilden die Grundlage für die in der Simulation eingesetzten Kraftdaten. Das entwickelte FEM-Modell zeigt nur eine geringe Abweichung zu den experimentellen Daten. Die Bewegung der Struktur lässt sich hierbei als lineare Funktion, überlagert von einer sinusförmigen Welle beschreiben. Neben der Modellerstellung wurde auch in einer Parameterstudie die Abhängigkeit der Bewegungsfunktion von Parametern wie Wurmdurchmesser, Kanaldurchmesser, Reibwert zwischen Wurm und Wandung sowie der Wurmsteifigkeit untersucht. Hierbei wurde festgestellt, dass die Geschwindigkeit des Wurmes exponentiell von der Reibung zwischen Wurmgeometrie und Kanalwandung abhängt.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/528146483muenc.txt
Lux, Rüdiger;
Theoretische und experimentelle Untersuchungen an Systemen für die optische Inspektionstechnik - 82 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2006

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Verbesserung der dynamischen Eigenschaften von Geräten der OptiCon AdvancedLine aus der AOI Geräteserie der Firma Göpel electronic. Die AOI wird angewandt, um zum Beispiel Fehlbestückungen oder Lötfehler von Leiterplatten zu identifizieren. Um die Prüfung möglichst schnell durchzuführen, wird eine Kamera automatisch über den einzelnen Prüfabschnitten positioniert. Für diese Positioniervorgänge müssen große Massen beschleunigt werden. Dabei wird das Gesamtsystem hohen, dynamischen Kräften ausgesetzt und zu Schwingungen angeregt. Die Aufnahme eines Bereichs kann erst erfolgen, wenn diese Schwingungen abgeklungen sind. Mit dem Ziel die Dauer zwischen zwei Positioniervorgänge zu verkürzen, wird das System, mit den Mitteln der Experimentellen und der Analytischen Modalanalyse, auf seine dynamischen Eigenschaften untersucht. Es wird eine Betriebsschwingungsanalyse durchgeführt, um die Erregung des Systems durch den Antrieb zu untersuchen. Dabei werden verschiedene Betriebszustände nachgestellt. Der Einfluss verschiedener Längen der Gestellfüße auf die Resonanzstellen des Aufbaus wird untersucht. Die Relativbewegungen zwischen Kamera und verschiedenen Punkten des Gerätes werden aufgezeichnet und ausgewertet. Die erlangten Kenntnisse werden evaluiert und diverse Vorschläge zur Verbesserung der Konstruktion erarbeitet. Abschließend werden die Konstruktionsvorschläge diskutiert und eine Empfehlung gegeben.



Popp, Jana;
Ferrofluide und Ferrogele : neue Materialien in der Anwendung für Lokomotions- und Manipulationssysteme - 131 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2006

Ferrofluide sind Suspensionen von ferromagnetischen Partikeln in Trägerflüssigkeiten mit einem mittleren Durchmesser von maximal 10 nm. Aus diesem Grund besitzen Ferrofluide paramagnetische und rheologische Eigenschaften. Unter dem Einfluss eines äußeren Magnetfeldes reagiert die Flüssigkeit mit starken Form- und Lageänderungen. Die aktuelle Forschung beschäftigt sich damit Ferrofluide für lokomotive Aufgaben einzusetzen. Diese Arbeit befasst sich vorwiegend experimentell mit der Erzeugung und Bestimmung der Kraft pro Fläche (Druck), die vom Ferrofluid unter Einfluss eines Magneten erzeugt wird. Die vertikal wirkende Druckkomponente hat im Rahmen der geplanten Lokomotionsaufgabe die Funktion den Körper an der Ferrofluidoberfläche zu halten. Die horizontal wirkende Druckkomponente stellt die für den Vortrieb nötige Kraft zur Verfügung. Ziel ist die zweidimensionale Fortbewegung nichtmagnetischer Körper. In Hinblick auf die Zielstellung wurden anhand von statischen Messungen allgemein gültige Einflussfaktoren der vertikal wirksamen Druckkomponente und anschließend mittels dynamischer Messungen die vertikal und horizontal wirkenden Druckkomponenten untersucht. Es zeigte sich, dass der vertikale Ferrofluiddruck, von der Anregungsstärke der Elektromagneten, vom Abstand zum Magneten, von der Position innerhalb des Versuchsbeckens und von der Anzahl der gleichzeitig aktivierten Elektromagneten abhängig ist. Der maximal erzielbare vertikale Druck liegt im Bereich von 1000 bis 6000 Pa und ist damit verhältnismäßig gering. Das macht die Anwendung nur für sehr leichte Körper geeignet. Als Problemstellung zeigt sich, dass der Druckunterschied zwischen einer Position über einem Magneten und einer Position zwischen zwei Magneten gravierend ist. Dieses Phänomen ist umso stärker, je höher die magnetische Feldstärke ist. In einer Möglichkeitsstudie zur lokalen Druckerhöhung, wurde nachgewiesen, dass ein kombinierter Einsatz von Permanent- und Elektromagneten in Abhängigkeit von der Polarisation zwischen den Magnettypen und den Magnetpositionen räumlich eng begrenzt hohe Drucksteigerungen oder so genannte Druckkorridore zwischen Magnetpositionen erzielen kann. Im dynamischen Zustand können vertikal und horizontal wirkende Druckverteilungen in Abhängigkeit von den verwandten Anregungsspannungssignalen (trapez- oder rechteckförmig) der Elektromagnete und bei hinreichend kurzer Verzugszeit zwischen den Einzelspulenanregungen realisiert werden, die gleichmäßigen oder schubweise durchgehenden Transport ermöglichen. Für beide Druckkomponenten besteht eine Abhängigkeit von der Geschwindigkeit, mit der sich die Ferrofluidwelle fortsetzt. Der vertikale Trag- oder Hubdruck ist um ein Zehnfaches höher als der horizontale Schubdruck.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/518693910popp.txt
Füchsel, Dennis;
Simulation des Fahrverhaltens von mobilen Robotern - 125 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2006

Die mobile Robotik bietet vielfältige Einsatzmöglichkeiten. Deshalb ist das Interesse an ihr in den letzten Jahren stetig gestiegen. Mobile Roboter finden beispielsweise als radgebundene Landfahrzeuge und als Tauchroboter unter Wasser Verwendung. In dieser Arbeit wurde das Fahrverhalten von mobilen Robotern untersucht. Es wurden spezielle mobile Roboter analysiert, die als fußballspielende Systeme verwendet werden. Das Kapitel 4 beinhaltet eine Klassifizierung möglicher Fahrwerkkonfigurationen, die für mobile Roboter verwendet werden können. Es wird der Aufbau dieser Fahrwerkkonfigurationen beschrieben und deren Vor- und Nachteile erläutert. Mit der kinematischen Analyse bestimmter Fahrwerkkonfigurationen beschäftigt sich das Kapitel 5. Ein Ziel war es, verschiedene Abhängigkeiten zwischen den am Fahrzeug einstellbaren Parametern (z.B. Lenkwinkel, Winkelgeschwindigkeiten der Räder) und der daraus resultierenden Geschwindigkeit des Fahrzeuges herzuleiten. Außerdem konnte mit diesen kinematischen Beziehungen die Beweglichkeit der verschiedenen Fahrwerkkonfigurationen ermittelt werden. Anschließend (im Kapitel 6) wurde das Fahrverhalten von zwei mobilen Robotern simuliert. Es handelte sich dabei um ein Fahrzeug mit Differentialantrieb und um ein Fahrzeug mit omnidirektionalen Rädern. Zum Einsatz kam ein Mehrkörpersimulationsprogramm. Als Fahrmanöver wurden für die Beurteilung des Fahrverhaltes die stationäre Kreisfahrt und die beschleunigte Geradeausfahrt ausgewählt. Es stellte sich heraus, dass bei dem Fahrzeug (mobilen Roboter) mit Differentialantrieb der Reibungskoeffizient zwischen der Fahrbahn und dem Gleiter einen wesentlichen Einfluss auf das Fahrverhalten des Fahrzeuges hat. Der Gleiter ist ein notwendiger Abstützpunkt der Fahrzeuge mit Differentialantrieb, der dafür verantwortlich ist, dass das Fahrzeug nicht umkippt. Besonders deutlich wurde diese Abhängigkeit bei der beschleunigten Geradeausfahrt sichtbar. Weiterhin ergaben die Analysen, dass das Fahrverhalten bei Fahrzeugen mit omnidirektionalen Rädern von der konstruktiven Anordnung dieser Räder abhängig ist. Dabei hatte die Identität der Drehachsen von zwei Rädern eines dreirädrigen Fahrzeuges einen negativen Einfluss auf die Fahrdynamik.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/510523579fuech.txt
Koch, Amelia;
Untersuchung und Anwendung Stochastischer Methoden bei der Auslegung von Raumfahrtstrukturen - 59 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2006

Eine Simulation, die auf der Monte-Carlo-Methode basiert, erlaubt es Unsicherheiten in einem mathematischen Modell zu berücksichtigen. Dies wird erreicht, indem die Eingabeparameter zufällig variiert und dutzende bis hunderte von deterministischen Analysen durchgeführt werden. Das Ziel dieser Arbeit ist es zu zeigen, dass durch eine stochastische Simulation ein besseres Verständnis des Verhaltens von Raumfahrtstrukturen gewonnen werden kann. Dies wurde für das Strukturmodell eines Weltraumteleskops bewiesen. Die Simulation gibt die Hauptsensitivität der echten Struktur wieder. Für ein vergleichbares Teleskop weist die Simulation auf die Stellen hin, an denen eine Überarbeitung der Konstruktion zu einer Verbesserung führen kann. Es wurden die Softwarepakete Nastran und MSC.Robust Design eingesetzt. Es werden praktische Hinweise zur Vorbereitung eines Strukturmodells für eine stochastische Simulation gegeben. - Es wurde ein einfaches Modell gestestet um die Eigenschaften der Methode "Stochastic Design Improvement" (SDI) zu ermitteln. Anders als eine Optimierung berücksichtigt das SDI Unsicherheiten. Daher wird für jede Iteration eine ganze Wolke von Stichproben erzeugt. Diese Wolke wird zu einem Ziel hinbewegt, welches das gewünschte Verhalten wiedergibt. SDI zielt nicht auf die Erzeugung eines Optimums, sondern einer Gruppe von akzeptablen Lösungen hin. Die robuste Lösung muss hinterher identifiziert werden. Wo ein optimaler Entwurf die Ressourcen erschöpft, kann ein robuster Entwurf Unsicherheiten aufnehmen. - Der größte Vorteil der Monte-Carlo-Methode ist ihre einfache Idee, dieselbe Aufgabe etliche Male zu wiederholen. Dies erlaubt es, mehr Zeit für die Auswertung der Ergebnisse zu verwenden als für das Einstellen der Parameter eines komplizierten mathematischen Algorithmus. Da die Methode auf Zufälligkeit beruht, hat sie sich als wenig fehleranfällig erwiesen. Ein weiterer Vorteil ist, dass sie auf verschiedene Aufgabestellungen der Ingenieurtätigkeit angewandt werden kann. Der Rechenaufwand ist akzeptabel, wenn die Berechnungen außerhalb von Bürozeiten durchgeführt werden. Die Nutzung der innewohnenden Parallelität der Methode wird nicht durch die zur Verfügung stehende Rechenleistung, sondern durch die Anzahl der Rechenlizenzen begrenzt. Letztendlich erlaubt eine stochastische Simulation, das Potential eines bereits vorhandenen Modells voll auszuschöpfen.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/510381863koch.txt