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Student Thesis

Anzahl der Treffer: 245
Erstellt: Wed, 27 Mar 2024 23:09:59 +0100 in 0.0888 sec


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.



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.



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.



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.



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.



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.



Pozo Fortuniâc, 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.



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.



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.