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MKS-Simulation

Flexible und starre Mehrkörpersimulation für Akustik

Die MKS (Mehrkörpersimulation, auch: Mehrkörpersystem) ermöglicht die Beschreibung von komplexen, mechanischen Systemen mit relativ bewegten Einzelkörpern über strukturell vereinfachte Modelle. Sie setzt dort an, wo klassische Methoden wie FEM nicht wirtschaftlich durchführbar sind und ermöglicht dadurch valide Entscheidungsgrundlagen bei hochkomplexen Fragestellungen. 

Sie erhalten von uns ein Komplettpaket zur MKS mit analytischen Vorüberlegungen, der Durchführung der MKS sowie der Interpretation der Ergebnisse. Als Ergebnis erhalten Sie umsetzbare Handlungsvorschläge.


MKS-Simulation ist die erste Wahl, wenn…

Eine MKS wird benötigt, um die Dynamik von Systemen mit mehreren beweglichen Körpern zu analysieren. Solche Systeme können komplexe Bewegungen, Kräfte und Momente aufweisen, die von herkömmlichen Methoden wie der Finite-Elemente-Methode (FEM) oder der analytischen Mechanik nur unter großem Aufwand oder genau abgedeckt werden können. MKS ist die erste Wahl, wenn…

  • …Systeme mit mehreren beweglichen Teilen untersucht werden müssen.

  • …die Interaktion zwischen starren und flexiblen Elementen wichtig ist.

  • …die Analyse von Schwingungen und Dynamik erforderlich ist.

Anwendungsbeispiele

Typische Probleme, bei denen die MKS-Simulation ansetzt

Antriebssysteme

In mechanischen Antrieben wie Zahnradgetrieben, Kettenantrieben, Motor-Getriebe-Einheiten oder Systemen mit Kurbeltrieb ermöglicht die MKS die Untersuchung von Kraftübertragung, Schwingungen, Akustik, Verschleiß und Effizienz, indem sie die Wechselwirkungen zwischen den beteiligten Komponenten modelliert.

Fahrzeugdynamik

Die Untersuchung von Fahrwerkskomponenten, Lenkung und Aufhängungssystemen in Automobilen und Schienenfahrzeugen erfordert die Berücksichtigung komplexer Wechselwirkungen zwischen beweglichen, starren und flexiblen Teilen, bei denen die MKS effektiver ist als andere Methoden.

Akustik von Bedienelementen

Die Mehrkörpersimulation hilft bei der Untersuchung von Haptik, Akustik und Qualitätsanmutung von Bedienelementen. Sie ermöglicht die Identifizierung und Minimierung unerwünschter Geräusche oder Vibrationen und optimiert die mechanischen Eigenschaften für eine bessere Benutzererfahrung.

Verstellmechanismen

Bei Systemen mit Verstellmechanismen analysiert die MKS die Dynamik der Bewegung, Belastungen und Stabilität während Verstellvorgängen. So lassen sich Leistung und Lebensdauer des Systems optimieren, indem die Wechselwirkungen zwischen beweglichen Teilen untersucht werden.

E-Bike-Antriebe

In mechanischen Antrieben wie Zahnradgetrieben, Kettenantrieben oder Riemenantrieben, Motor-Getriebe-Einheiten oder Systemen mit Kurbeltrieb ermöglicht die MKS-Simulation die Untersuchung von Kraftübertragung, Schwingungen, Akustik, Verschleiß und Effizienz, indem sie die Wechselwirkungen zwischen den beteiligten Komponenten modelliert.

Windenergie-Anlagen

Die Rotorblätter, der Turm und die Getriebe von Windkraftanlagen interagieren unter dynamischen Lasten und Windbedingungen. MKS ermöglicht die Analyse von Schwingungen, Akustik, Beanspruchungen und der Lebensdauer von Bauteilen in solchen Systemen.

Robotik

In der Robotik kommen häufig komplexe Gelenkstrukturen, kinematische Ketten und Parallelmechanismen zum Einsatz, für die eine MKS-Berechnung gut geeignet ist, um die Dynamik und die Wechselwirkungen zwischen den Komponenten zu analysieren.

Kran- und Hebetechnik

In diesen Systemen sind Seilwinden, Ausleger und Lasten häufig stark miteinander verbunden. Durch die Anwendung von MKS-Berechnung können Dynamik, Stabilität und Lastverteilung untersucht werden.

Biomechanik

Bei der Analyse der Bewegung und Kräfte, die in biologischen Systemen wie Gelenken, Knochen und Muskeln wirken, kann die MKS nützliche Erkenntnisse liefern, die für die Entwicklung von Prothesen oder sportlichen Leistungsanalysen wichtig sind.

Novicos Leistungsspektrum

Das Komplettpaket zur MKS-Simulation

Wir verstehen uns als Full-Service MKS-Dienstleister für diese anspruchsvolle Methode. Dabei orientieren wir uns an folgenden Schritten, die wir sorgfältig ausführen, um präzise und zuverlässige Ergebnisse zu erzielen:

Systemdefinition

Wir definieren die physikalischen Größen, die beweglichen Körper und ihre Eigenschaften und entscheiden, ob Simulationen in weiteren physikalischen Disziplinen als Anregung eingebunden werden. 

Modellierung

Wir erstellen das MKS-Modell, indem wir die Körper, Verbindungen und Kräfte definieren, die auf das System einwirken.

Luftschall-Simulation

Für die explizite Vorhersage der Akustik erweitern wir das Gesamtmodell um die Simulation von Luftschall (sog. ATV+MATV). Wir bestimmen Geräuschcharakter, Abstrahlverhalten, Pegel und Hauptbeitragsleister etc.

Lösung des Bewegungsgleichungssystems

Mit Hilfe numerischer Methoden lösen wir die Bewegungsgleichungen des Systems, um die Dynamik der Körper im Laufe der Zeit zu bestimmen.

Validierung

Wir validieren das Modell gegen experimentelle Daten oder Vergleichslösungen, um sicherzustellen, dass das Modell das reale System korrekt abbildet.

Analyse und Optimierung

Die Ergebnisse der Simulation werden analysiert, um wichtige Erkenntnisse über das Verhalten des Systems zu gewinnen und gegebenenfalls Optimierungen vorzuschlagen.

"Durch die Einbindung der komplexen Mehrkörpersimulation reduzierte sich die Projektdurchlaufzeit. Wir konnten wesentliche Änderungen vorab schnell und effizient in einer Simulation bewerten und geeignete Rückschlüsse ziehen." 


Dr. Florian Wohlleber
Leiter Entwicklung Standardteile / Heckklappensysteme
Brose

Mehrkörpersimulation in der Entwicklung von E-Bikes

Präsentation mit Potenzial und Praxisbeispielen

In diesem Dokument erläutern wir das Vorgehen zur Vorhersage von Akustik und EMV bei E-Bikes und beschreiben unser Leistungsspektrum zur multiphysikalischen Simulation. Sie sehen visualisierte Berechnungsergebnisse aus dem Auftrag eines namhaften Herstellers von E-Bikes. 

Präsentation ansehen

Ist eine MKS die richtige Methode für Ihren Anwendungsfall? 

Sie sind sich unsicher? Gerne beraten wir Sie bei der Bewertung Ihres Anwendungsfalls und entwickeln eine Antwort auf Ihre Herausforderung – kostenfrei und unverbindlich. 

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Dr.-Ing.
Olgierd Zaleski

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