Mechanik und Mechatronik
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MODELLBILDUNG, SIMULATION UND ANALYSE VON MECHATRONISCHEN SYSTEMEN

Die Arbeitsgruppe Mechanik fester Körper arbeitet auf den Gebieten der Modellbildung mechatronischer Systeme, welche aus festen Körper bestehen, der computergestützten Simulation der aus der Modellbildung erhaltenen mathematischen Modelle und der Analyse dieser Modelle mit Methoden der mathematischen Physik.

Nichtlineare Stabilität und Steuerung

Die Stabilität der Lösungen nichtlinearer Systeme und deren Steuerung und Sensitivität im Hinblick auf externe Störungen und Unsicherheiten in der Modellbildung stellt eines der Hauptforschungsgebiete der Arbeitsgruppe dar. Nichtlineare Stabilitätstheorie, dynamische Systeme, optimale Steuerungen und Strukturstabilität sind hierbei einige der uns interessierenden Themen. Im Speziellen beschäftigen wir uns mit mechatronischen System und deren Verhalten im überkritischen Bereich um deren Steuerung und Stabilisierung im gesamten Betriebsbereich zu ermöglichen. Neben der klassischen Stabilisierung arbeiten wir aber auch an einer aktiven Destabilisierung, deren praktische Anwendungen sich z.B. bei Mikropumpen, aktiven elektromechanischen Schaltern und im Bereich der Energierückgewinnung finden.

Intelligente Konstruktionen

Neben nichtlinearen Systemen beschäftigt sich die Arbeitsgruppe auch mit inelastischen konstitutiven Prozessen. Dies beinhaltet sowohl klassische inelastische Prozesse wie Plastizität und Thermoelastizität, aber auch durch in lasttragende Konstruktionen und Maschinen integrierte aktive Materialien bewirkte Inelastizität; z.B. piezoelektrische Materialien oder elektro-aktive Polymer. Man spricht in diesem Zusammenhang dann auch von intelligenten Konstruktionen. Die strukturelle Integration derartiger Materialien erlaubt deren Verwendung als aktuatorische und sensorische Komponenten, sowie die Entwicklung neuartiger innovativer Konzepte zur Strukturüberwachung und Regelung von Schwingungen, Instabilitäten und Schädigungen. Mit unseren Forschungen unterstützen wir die praktische Umsetzung dieser neuartigen Konzepte in die reale Anwendung.

Computergestützte Mechanik

Die Arbeitsgruppe verwendet sowohl kommerziell erhältliche Software zur computergestützen Simulation und Analyse als auch selbst entwickelte numerische Methoden zur problemorientierten Lösung mathematischer Modelle. Z.B. entwickeln wir nichtlineare Finite Elemente zur effizienten Simulation von schlanken und dünnwandigen Stäben als auch von dünnen Platten und Schalen. Die Finiten Elemente werden sowohl in industriellen Kooperationen als auch in der Grundlagenforschung angewandt. Speziell arbeiten wir an Implementierungen für axial bewegte Strukturen und intelligente Konstruktionen.

Praktische Anwendungen

Praktische Anwendung findet unsere Forschung auf vielen Problemstellungen der nichtlinearen Strukturmechanik; z.B. der optimalen Steuerung verkabelter Satelliten, dem Beulen und Nachbeulverhalten dünner Platten und Schalen, der frühzeitigen Schadenserkennung in dünnwandigen Bauteilen und der effizienten Simulation von axial bewegten Strukturen wie Riementrieben und Stahlbändern bei Walzprozessen.