Gekoppelte Simulation von Mehrkörpercode ADAMS und Strukturcode ABAQUS

Allgemeines zum Projekt

Projekttitel: Gekoppelte Simulation von Mehrkörpercode ADAMS und Strukturcode ABAQUS

Betreuer: intern: Prof. Dr. Dirk Reith // extern: Fraunhofer SCAI Abt. Multiphysics - Helena Sakellaris

E-Mail: helena.sakellaris@scai.fraunhofer.de           

Anzahl Plätze:   1

Start: Sommersemester 2025

Studiengänge:

• Maschinenbau  Schwerpunkt Mechatronik
• Maschinenbau  Schwerpunkt Virtuelle Produktentwicklung
• Nachhaltige Ingenieurwissenschaft

Kurzbeschreibung

Mit der am Fraunhofer SCAI entwickelten, kommerziellen Software MpCCI (Multiphysics Code Coupling Interface) können mehrere Simulationscodes miteinander gekoppelt werden. Dadurch werden Wechselwirkungen unterschiedlicher physikalischer Domänen berücksichtigt.

In diesem Masterprojekt sollen der FEM-Code ABAQUS mit dem Mehrkörpercode ADAMS gekoppelt werden. Anwendungsbeispiele hierfür sind Fahrwerkssimulationen, bei denen einige Bauteile in ADAMS simuliert werden, einzelne jedoch in ABAQUS. ADAMS sendet seine berechneten Verschiebungen (Geschwindigkeiten / Beschleunigungen) an ABAQUS, während von ABAQUS Kräfte an ADAMS gesendet werden.

Zur Verbesserung und Beschleunigung der Simulation wurde ein erweitertes Broyden-Verfahren implementiert. Mit diesem wird eine Jacobi-Matrix berechnet, die von ADAMS für die weiteren Berechnungen verwendet wird.

Ziel des Masterprojektes ist es, das erweiterte Broyden-Verfahren genauer zu untersuchen und weiterzuentwickeln, um die gekoppelte Simulation von FEM-Codes und Mehrkörpercodes zu verbessern.

Wenn Sie Interesse an gekoppelten Simulationen und ein technisches Grundverständnis mitbringen, sind Sie bei uns genau richtig! Vielleicht haben Sie bereits Erfahrung mit ABAQUS und/oder ADAMS. Numerische Ausdrücke sollten Sie nicht abschrecken, jedoch müssen Sie nicht tief in die Mathematik einsteigen, um dieses Masterprojekt bei uns machen zu können.

Wir sind ein kleines interdisziplinäres Team, bei dem jeder seine Fähigkeiten optimal einbringen kann. Sie werden am Fraunhofer SCAI einen festen Arbeitsplatz erhalten und können jederzeit unkompliziert Fragen stellen.

Voraussetzungen:

• Interesse an gekoppelten physikalischen Simulationen und ein technisches Grundverständnis
• Wünschenswert: Vorerfahrung mit ABAQUS und/oder ADAMS
• Programmieren: Hauptsächlich verwendete Programmiersprache ist C, jedoch können zusätzliche Analysen problemlos unter MATLAB, Python o.ä. durchgeführt werden.
• Grundverständnis für numerische Ausdrücke

Ziele:

Sie lernen

• den Umgang mit ABAQUS und ADAMS (sofern noch nicht bekannt)
• die selbstständige Recherche und Erarbeitung numerischer Verfahren
• die Implementierung komplexer numerischer Verfahren in C

Zusatzinfos:

• Webseite der Arbeitsgruppe/Software: www.mpcci.de
• Griewank, Andreas. "Broyden updating, the good and the bad." Optimization Stories, Documenta Mathematica. Extra Volume: Optimization Stories (2012): 301-315.

Projektphasen

Masterprojekt 1:

Sie automatisieren den bestehenden Ablauf. Dazu

1. arbeiten Sie sich in die bestehende Implementierung des Broyden-Verfahrens sowie die Kopplung der Softwarelösungen ABAQUS und ADAMS ein,
2. erarbeiten, wie die initiale Jacobi-Matrix aus ABAQUS erhalten werden kann und
3. implementieren die automatische Übergabe der initialen Jacobi-Matrix aus ABAQUS zu ADAMS.

Masterprojekt 2:

Sie untersuchen das erweiterte Broyden-Verfahren hinsichtlich der Kopplung der Beschleunigung mithilfe einer konstant gesetzten Masse und/oder analysieren die optimale Updatefrequenz der Jacobi-Matrix.

Masterthesis:

Sie entwickeln das erweiterte Broyden-Verfahren weiter und untersuchen Ihre Erweiterungen.

Das genaue Ziel der Arbeit wird während des zweiten Masterprojektes in Absprache mit Ihnen vereinbart, um die vorhandenen Kompetenzen optimal zu fördern und sinnvoll für die Weiterentwicklung von MpCCI zu nutzen.