Nichtlineare Schalenelemente für die Dynamik flexibler Mehrkörpersysteme

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Im Forschungsvorhaben soll die Computersimulation der Bewegung flexibler Mehrkörper- Systeme (MKS) behandelt werden. Hierbei soll der Schwerpunkt auf dünnwandigen MKS-Komponenten liegen, die als Schalen modelliert werden können. Ausgehend von jüngsten Entwicklungen nichtlinearer Finite-Elemente-Methoden wird eine neuartige Formulierung von Schalenelementen vorgeschlagen, die sich besonders gut für die Modellierung flexibler MKS eignet. Angestrebt wird eine gleichartige Beschreibung typischer MKS-Komponenten (starre Körper, Balken und Schalen) in Form von mechanischen Systemen, die komponentenspezifischen geometrischen Zwangsbedingungen unterliegen. Bei Schalen ergeben sich die Zwangsbedingungen aus der Schalenkinematik (Unausdehnbarkeit in Dickenrichtung). Neben komponentenspezifischen internen Zwangsbedingungen ergeben sich externe Zwangsbedingungen infolge der Gelenke, die die Komponenten des MKS miteinander verbinden. Die neue Vorgehensweise führt auf eine konzeptionell einheitliche Beschreibung flexibler MKS, die es ermöglicht, den Einsatzbereich bestehender Simulationsverfahren für MKS erheblich zu erweitern.