Multibody Dynamics
Mehrkörperdynamik
Simulieren Sie in einem Bruchteil der Zeit und Kosten das dynamische Verhalten von Systemen mit hochentwickelten Lösungen für die Mehrkörperdynamik.

Von Autos über Flugzeuge bis zu Waschmaschinen und Fertigungsstraßen: Bewegliche Teile erzeugen Belastungen, die sowohl in einfachen als auch in komplexen Mechanismen oft schwierig vorherzusagen sind. Diese Belastungen können mit der MKS und Simulationen auf Systemebene berechnet werden. Ingenieure in der Produktentwicklung müssen verstehen, wie bewegliche Teile miteinander und mit ihrer Umgebung agieren und reagieren.
Die MKS ist eine numerische Anwendung der Kinetik und beruht auf dem Teilgebiet der Dynamik der klassischen Mechanik. Das Grundprinzip der MKS beruht darauf, starre Körper in Form von diskreten Massen über Stabelemente miteinander zu verbinden. In der Starrkörpermechanik können sich Körper beliebig im Raum bewegen, wobei mechanische Gelenke oder Federgesetze die relative Bewegung der Bauteile beschränken. Die Analysemöglichkeiten umfassen auch statische Auslegungsuntersuchungen, aber Schwerpunkt ist die Voraussage des dynamischen Verhaltens von mechanischen Systemen.
Im Gegensatz zur Finite Elemente (FE)-Methode, für die eine detaillierte Bauteiltopologie mit einer Vielzahl von Elementen nötig ist, können mit MKS-Systemen selbst komplexe mechanische Systeme mit einer relativ geringen Anzahl an Freiheitsgraden abgebildet werden. Um die Prognosequalität speziell bei kritischen Komponenten weiter zu erhöhen, können zuvor mit einem FE-Programm berechnete Einzelkomponenten, sogenannte flexible Körper, eingebunden werden. Für eine akkurate Modellierung müssen zudem verschiedene physikalische Phänomene, wie Vibration, Reibung und Geräuschentwicklung, beachtet werden.
Zu den Stärken von MSC Software im Bereich Mehrkörperdynamik gehören:![]() Schwingungsform der flexiblen Landeklappe eines Flugzeuges![]() Spannungsanalyse des Laufs einer automatischen Handfeuerwaffe |
Bei vielen MKS-Berechnungen reicht die Beschreibung über starre Körper nicht aus, da die strukturelle Elastizität und Flexibilität der Bauteile berücksichtigt werden muss. Die Flexibilität von Komponenten beeinflusst die Systemantwort und durch diese Änderungen treten unterschiedliche Deformationen und Spannungen auf. Um das elastische Materialverhalten in der MKS berücksichtigen zu können, wurden sogenannte flexible Körper integriert. Unter einem flexiblen Körper versteht man die Berücksichtigung der Bauteilflexibilität (Finite Elemente Analyse, FEA) in der MKS. Dem geringen Mehraufwand in der Modellierung und der etwas längeren Rechenzeit stehen wesentlich genauere Voraussagen der Deformation und Dynamik des Gesamtsystems und der Bauteilbelastung gegenüber. Adams von MSC Software nutzt eine Kombination von MKS und FEA unter Anwendung der sogenannten Methode der Modalen Reduktion, bei der das Verhalten flexibler Körper berücksichtigt wird. Das Modul Adams/Flex erlaubt den Import von Modellen aus den meisten großen FEA-Softwarepaketen und ist voll in das Adams-Paket integriert. Das Modul Adams/ViewFlex ermöglicht es Anwendern, einen starren Körper mit Hilfe einer FE-Analyse in einen flexiblen Körper umzuwandeln. Dabei wird ein Netz erzeugt und eine lineare Modalanalyse durchgeführt wird. Für diesen Prozess wurden Funktionen von MSC Nastran in Adams integriert. Das bedeutet, der Anwender muss die gewohnte Umgebung nicht verlassen oder Drittanbietersoftware zur FEA verwenden. |
![]() ViewFlex Modell in Adams/View |
Mit Funktionen wie dem Export aus den Modulen Adams2Nastran und ViewFlex führt Adams eine Integration mit MSC Nastran in beide Richtungen ein. So können Adams-Modelle Modalanalysen und Frequenzganganalysen durchlaufen. Das Modul Adams/Mechatronics integriert ohne Mehraufwand Steuerungssysteme in mechanische Modelle, indem es eine externe Systembibliothek einer Steuerungsanwendung wie Easy5 oder MATLAB dynamisch verlinkt. Die Einstellungen des Regelsystems können schnell für die Bewertung in einer Konstruktionsstudie angepasst werden, sodass das Regelsystem und das mechanische System gleichzeitig optimiert werden können. |
![]() Satellitenantenne mit integriertem elektronischem Steuersystem![]() Integriertes mechanisches System mit Kontrollsystem |
Mit den MKS-Lösungen von MSC können Modelle mechanischer Systeme und Regelsysteme einfach integriert werden. Bei den meisten physikalischen Systemen handelt es sich um eine Kombination mechanischer Komponenten, die durch pneumatische, hydraulische oder elektrische Systeme gesteuert und geregelt werden. Gesamtmodelle müssen alle Wirkungen von Regelsystemen berücksichtigen, um das Verhalten der kompletten Baugruppe richtig zu erfassen. Normalerweise werden Regelsysteme als Blockdiagramme darstellt, deren Ergebnisse grafisch dargestellt werden. Für MKS wird meist dreidimensionale Geometrie genutzt, deren Ergebnisse als grafische Animationen oder Bilder dargestellt werden. In Lösungen wie Adams sind einerseits Regelsystem-spezifische Elemente integriert. Zum anderen lassen sich auch Regelsysteme direkt aus Easy5 von MSC oder Matlab von Simulink integrieren. Integrieren Sie mechanische Modelle in Blockdiagramme der Software zum Entwurf des Regelsystems oder importieren Sie die Aktuatoren oder Steuereinheiten aus der Software zum Entwurf des Regelsystems direkt in die Umgebung zur Simulation des mechanischen Systems. |
MSC Software wird in vielen Bereichen der Mehrkörperdynamik eingesetzt:
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- Luft- & Raumfahrt / Verteidigung: Flugzeugtriebwerke, Raumfahrzeuge, Fahrwerke, Helikopterrümpfe, Waffen- & Waffensysteme, Steuerungssysteme für Flugzeuge, Schleudersitze, Flugsimulatoren, Kampffahrzeuge, missionskritische Systeme von Raumfahrzeugen
- Automobiltechnik: Getriebe, Federung, Antriebsstränge, Bremssysteme, Lenksysteme, Motoren, Steuerungssysteme, Kraftübertragungseinheiten, Gleichlaufgelenke, Lager, Kupplungen, Chassisstruktur
- Maschinenbau: Robotergreifer, Förderbänder, Pumpen, Werkzeugmaschinen, Verpackungsanlagen, Getriebe, Schritt- & Servomotoren
- Schwermaschinen: Bagger, Agrartechnik, hydraulische Steuerungssysteme, Raupenfahrzeuge, Gabelstapler, Attraktionen in Vergnügungsparks
- Medizintechnik: Orthopädie, menschliche Fortbewegung, Biodynamik, Dynamometrie, ergonomische Analysen, Robotergliedmaßen
- Konsumgüter: Sportartikel, Fahrräder, Werkzeug, Drucker
- Energie: Windturbinen, Solarzellen, Offshore-Konstruktionen, Bohrinseln, Zentriersysteme