Nikhilesh Kumar Vangala; CFD Analysis of Application of N2 atmosphere in Li-ion Battery pack to suppress Thermal Propagation, Master Thesis, February 2021

Lithium ion cells, the most used cells in Hybrid and Battery Electric vehicles, are facing challenges regarding to control the release of harmful gases by the cells caused by overheating, short-circuit, overcharge, damage or crash which might further cause an explosion or fire inside the battery pack.

The purpose of the Master Thesis is to investigate the flow behavior of venting gas in a Lithium ion battery pack at the module and pack level, as well as to incorporate preventive measures to delay the propagation from module to module in state of thermal runaway. Star-CCM+ has been used to virtually analyze the flow behavior of the venting gas. Modifications at module level and battery pack level are analysed to delay of thermal runaway.

The thesis is done in cooperation with FEV GmbH, Aachen

Anna Behnke:  Optimierung des Wuchtens von elastischen Rotoren, Bachelorarbeit, Januar 2021

Walzen werden in der Fertigung von Papier und Kunststofffolien zur Führung der Bahnen verwendet. Mechanische betrachtet sind sie Rotoren, die ausgewuchtet werden müssen, um eine hohe Laufruhe und geringe Lagerbelastung hervorzurufen. Die in dieser Arbeit betrachteten Walzen sind schlanke Körper, die unter Rotation ein wellenelastisches Verhalten zeigen.

Im Gegensatz zu starren Rotoren, die in Auswuchtmaschinen in zwei Ebenen in einem Arbeitsschritt vollständig ausgewuchtet werden können, ist die Durchbiegung elastischer Rotoren drehzahlabhängig und der Auswuchtprozess wird iterativ durchgeführt. Dabei bringt der Wuchter in einer weiteren Wuchtebene Massen an, bis die gemessene Mittendurchbiegung bei Betriebsdrehzahl ausreichend klein ist. Nach jeder Veränderung der Masse in der dritten Ebene werden in einem Zwischenschritt die Massen in den beiden anderen Wuchtebenen über die Wuchtmaschine korrigiert.

In dieser Bachelorarbeit werden Berechnungstools erstellt, die die Auswuchtmassen berechnen und die Zahl der Iteration unabhängig von der Erfahrung der Wuchter reduzieren. Der erste Ansatz ermittelt aufgrund der Mittendurchbiegung und angezeigten Ausgleichsmassen in den Endebenen die Ausgleichsmassen. Der zweite Ansatz geht von einer unbekannten Unwuchtverteilung entlang der Wellenachse aus und bestimmt aus der Durchbiegung bei zwei Drehzahlen die unteren Fourier-Koeffizienten der Unwuchtverteilung. Der dritte Ansatz leitet aus den Daten der Wuchtmaschinen die Querkräfte an den Wellenenden ab und bestimmt aus der Messung bei einer Drehzahl die unteren Fourier-Koeffizienten.

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit der Carl KRAFFT GmbH & Co. KG, Düren

Andy Nowak: Entwicklung eines FEM-Modells zur Simulation thermo-elastischer Effekte von Großbauteilen, Bachelorarbeit, August 2020

Großbauteile wie Turbinengehäuse und Zahnräder verformen sich unter thermischen Lasten. Die hohen Anforderungen an die Maßhaltigkeit erfordern eine Berücksichtigung dieser Verformungen bei der Bearbeitung der Bauteile. Inhomogene und transiente Temperaturfelder können durch lokales Erwärmen im Fertigungsprozess, ungleichförmige Erwärmung durch Zugluft oder Verlagerung des Bauteils an einen Standort mit anderer Temperatur auftreten.

Im Rahmen dieser Arbeit werden die Temperaturverteilung und Verformungen eines Demonstratorbauteils untersucht, das lokal mit Heizmatten erwärmt wird. Das Bauteil wird mit der umgebenden Lufthülle modelliert und in einer CFX-Analyse analysiert, um den konvektiven Wärmeaustausch an der Oberfläche einzubeziehen. Der Aufheizvorgang über ca. 3 Stunden und die anschließende Abkühlung über weitere 2 Stunden erfordern eine transiente thermisch-fluidische Berechnung. In einer nachfolgenden quasi-stationären strukturmechanischen Analyse werden die Verformungen infolge des inhomogenen, transienten Temperaturfeldes ermittelt.

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit dem WZL der RWTH Aachen.

Daniel Konopka: Strömungstechnische Untersuchung und Optimierung von Doppelmantelwalzen mit numerischer Simulation, Masterarbeit, Sept. 2019

Doppelmantelwalzen werden zur Herstellung von bahnförmigen Erzeugnissen verwendet. Die Produktqualität dieser Erzeugnisse wird maßgeblich durch die Eigenschaften der temperierten Walze bestimmt. Warmes Wasser wird dazu stirnseitig über die Achse zugeführt und durchströmt in mehrgängigen Spiralkanälen im Walzenmantel die rotierenden Walzen.

Zur Reduktion der aufzubringenden Pumpenleistung werden die Strömungs- und Temperaturfelder in zwei ausgewählte Doppelmantelwalzen mit Hilfe des numerischen Simulationstools ANSYS CFX analysiert und kritische Geometriebereiche der Walze identifiziert. Eine Optimierung der inneren Kanalführung wird vorgenommen und eine neue Walzenvariante entwickelt.

Der Druckverlust des Strömungsfeldes in der Walze konnte deutlich reduziert werden.

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit dem Institut für werkzeuglose Fertigung (IWF) und der Carl Krafft & Söhne GmbH & Co. KG, Düren.

Sebastian Sklenak, Methode zur spannungsbasierten Berechnung der plastischen Verformung in großen, rauen Kontakten, Masterarbeit, September 2019

Im Wälzkontakt wird das Einsatzverhalten in Bezug auf Reibung, Verschleiß und Ermüdung maßgeblich von der Oberflächenrauheit beeinflusst. Aufgrund der initialen Belastungen ist die Veränderung der Oberflächenrauheit in der Einlaufphase des Wälzkontakts am stärksten. Für eine gezielte Optimierung von fluidfreien Wälzkontakten ist ein detailliertes Verständnis über die Oberflächenveränderung aufgrund der initialen Belastung des Wälzkontaktes notwendig. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine spannungsbasierte Methode zur Berechnung der plastischen Deformationen der Mikrogeometrie für große Kontaktflächen entwickelt. Die Methode wurde implementiert, anhand analytischen Funktionen verifiziert und durch experimentelle Versuche validiert.

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit dem Werkzeugmaschinenlabor (WZL) der RWTH Aachen.

Lukas Draber: Konzeptkonstruktion zur Aktuierung eines VCR-Pleuels in einem Dual-Fuel Großmotor, Bachelorarbeit, April 2019

Die zunehmende Beschränkung an zulässigen Schadstoffen im Abgas von Schiffsmotoren stellt eine Herausforderung für die Entwicklung neuer Großmotoren im Marinebereich dar. Im Rahmen dieser Arbeit wurde an der Konzeptkonstruktion zu einem Dual-Fuel-Schiffsmotor mitgewirkt, mit dem die Reeder flexibel auf Kraftstoffverfügbarkeit und –preis reagieren können. Derartige Motoren bilden immer einen Kompromiss zwischen den optimalen Motorparametern für den Betrieb mit dem jeweiligen Kraftstoff. In dieser Bachelorarbeit stand die Entwicklung eines Pleuels im Vordergrund, mit dem das Verdichtungsverhältnis, passend zum verwendeten Kraftstoff, im Motorbetrieb verändert werden kann. Dazu wurde eine Aktuierungseinheit konstruiert, mit der der Umschaltvorgang am Pleuel mechanisch eingeleitet wird.

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen (VKA) der RWTH Aachen sowie der FEV Europe GmbH in Aachen

Raphael Orlik, Entwicklung einer Beschickungsanlage für einen 2000 kg Beschickungswagen, Masterarbeit, März 2019

Eine Beschickungseinheit für Aluminiumschmelzöfen wird entwickelt und dimensioniert. Gegenüber Vorgängeranlagen ist die Beladungsmasse deutlich erhöht. Der Rad-Schiene-Kontakt der Lastaufnahmemittel wird detailliert untersucht. Verschleißerscheinungen an früheren Anlagen wird durch konstruktive Lösung im Vorfeld begegnet.  

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit StrikoWestofen GmbH, Gummersbach.

Anmol Alghare: Optimzing Automotive Engine Torque Measurement using FEM, Master Thesis, November 2018

Accurate measurement of engine torque output is important for the development of the engine and transmission. Flexplate is a metal disc which is mounted between the engine crankshaft and the torque converter in an automatic transmission. It provides a convenient position for torque measurement. By applying strain gauges on this element, torque can be determined metrologically. The accuracy of the torque measurement depends on the positioning, alignment and connection of the strain gauges in a way that the parasitic loads – axial force, bending, centrifugal force and temperature, have the smallest influence on the measurement accuracy. FEM analysis is carried out on a typical flexplate design to examine the possibilities of optimizing such a torque transducer. By examining the local strains at the positions of strain gauges, possibilities of reducing the uncertainties of the parasitic loads, through design changes are researched.

The thesis is done in cooperation with Atesteo GmbH & Co KG, Alsdorf.

Sonia Anaelle Hyoukap Ngansop: Richtlinie für die automatische Erstellung CAE-gerechter CAD-Modelle, Masterarbeit, Oktober 2018

Produktentwicklungsprozesse können durch eine automatisierte durchgängige Prozesskette beschleunigt werden. Die Berechnung der Bauteilgruppen erfordert jedoch eine Finite-Elemente-gerechte Modellbildung. Insbesondere Lager mit ihren kleinen Wälzkörpern, lokalen Pressungen und nichtlinearen Kontakten erhöhen den Berechnungsaufwand erheblich. Im Rahmen der Arbeit wird eine Vorgehensweise vorgestellt, die Lagerelemente im CAD-Modell identifiziert und durch Ersatzbauteile gleicher Steifigkeit ersetzt. Die Steifigkeit der Lager wird automatisiert ermittelt und für weitere Anwendungen in einer Datenbank abgelegt.

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit Brose Fahrzeugteile GmbH & Co KG in Würzburg.

Patrick Jahnel: Entwicklung einer allgemeingültigen Methodik zur Überführung von Guss- zu Schmiedeteilen, Bachelorarbeit, August 2018

Schmiedeteile haben einen Festigkeitsvorteil gegenüber Gussteilen. Aus diesem Grund kann bei geschmiedeten Bauteilen Material eingespart werden ohne die Funktionalität zu verlieren. Dadurch erfolgt eine Gewichtsersparnis, welche für viele Branchen im Hinblick auf den Leichtbau erstrebenswert ist. Aus diesem Grund wurde in dieser Bachelorarbeit eine Methodik entwickelt, um Guss- in Schmiedeteile zu überführen. Dabei wurden Gussteile, falls nötig, geometrisch schmiedegerecht angepasst und Prozessketten mittels FEM-Simulationen erstellt.

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit dem IPH – Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH

Nadia Pinedo Oruna: Geometry optimization for medical implants using finite element analysis , Bachelor Thesis, August 2018

The main goal is to develop a radius compression plate design for a bioresorbable magnesium alloy that possesses the same stiffness as a titanium compression plate. The geometry design is developed from a titanium model. The geometry variations for magnesium are analyzed through finite element calculations for different load cases. Through this geometry modifications for the magnesium design the most optimal design is achieved.

The project is done in cooperation with Meotec GmbH & Co. KG, Aachen

Robert Stepanov: Einrichtung einer akustischen Abnahmeprüfung auf einem Zwei-Maschinen-Prüfstand, Bachelorarbeit, Juli 2018

Die akustische Abnahmeprüfung stellt einen wesentlichen Bestandteil des Entwicklungsprozesses eines Hybridmoduls dar. Um aus den Versuchen korrekte Schlussfolgerungen treffen zu können, ist eine geringe Abweichung und gute Reproduzierbarkeit der Messergebnisse unerlässlich. Ziel der Abschlussarbeit ist die Einrichtung einer Versuchsprozedur, bei der Ursachen für Messabweichungen systematisch analysiert und ausgeschaltet werden.

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit der LuK GmbH & Co. KG, Bühl.

Julian Becker: Optimierung eines Karosserie-Strukturbauteils für ein Gießverfahren, Masterarbeit, April 2018

Ein Teilbereich der A-Säule eines Pkw wird modifiziert und optimiert, um ein Aluminiumdruckguss-Bauteil einsetzen zu können. Durch Anwendung unterschiedlicher Optimierungsansätze kann eine deutliche Gewichtseinsparung gegenüber der Referenzgeometrie erzielt werden.  

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit dem IKA, RWTH Aachen.

Weijie Tan: Interactive analysis of brittle failure in structural adhesive joints, bachelor thesis, February 2018

This work implements the solution of finite fracture mechanics in predicting failure load in structural adhesive joints. A method to obtain bending moment of a Y-shape adhesive joint is derived using first order shear deformation theory. An interactive web application of the analysis of adhesive joints is developed using Bokeh, a python library for data visualization.

This work is done in cooperation with Robert Bosch GmbH, Renninge

Hendrik Pegel: Analyse von Entlüftungssystemen in Fahrzeuggetrieben, Bachelorarbeit, Februar 2018

Zur Minimierung von Druckschwankungen in Getrieben infolge Temperaturänderungen werden Entlüftungskonzepte untersucht und das Potenzial für zukünftige Entwicklungen bewertet.

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit der Dr. Ing. h. c. F. Porsche AG, Weissach.

Parimal Karandikar: Development of a finite element based tool for generalised post-processing of NVH analysis results, master thesis, January 2017

This master thesis develops a post-processing tool to reduce the time consumption of the numerical simulation and analysis process by automating the finite element simulations. Results of up to four different models can be assembled and display simultaneously. Special tools plot equivalent radiated power results for variants in one graph. The export function is able to write gif-animations and include them into xml-data. The tool shows a strong increase in productivity and decreases susceptibility towards errors.

This work is done in cooperation with MBtech Group

Jens Kugelmann: Konstruktive Erweiterung eines Pulsatorprüfstands um eine Wärmekammer, Bachelorarbeit, März 2017

Die Erweiterung von Pulsatorprüfungen für Prüftemperaturen bis 200 °C wird untersucht. Dazu wird eine Wärmekammer entwickelt, die auf zwei Pulsatorprüfständen verwendet werden kann. Eine Modifikation der Probeneinspannungen muss konstruiert werden. Der Analyse der Wärmeströme kommt eine besondere Bedeutung zu.

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit dem WZL, RWTH Aachen

Sonia Anaelle Hyoukap Ngansop: Analyse und Bewertung der Rücksitzkinematiken von Pkw zur Erstellung von Auslegungsstandards, Bachelroarbeit, Juli 2017

In dieser Arbeit werden die Kinematiken verschiedene Pkw-Rücksitze analysiert. Daraus ergeben sich Auslegungsstandards für eine kostenseitig und technisch optimierte Variante für zukünftige Sitzgenerationen.

In Zusammenarbeit mit der Brose Fahrzeugteile GmbH & Co KG, Coburg.

Philipp Spielmann: Modulare Gewichtskalkulation – Radaufstandskräfte unter Berücksichtigung der Rahmensteifigkeit, Bachelorarbeit, September 2017

Ein Excel-basiertes Programm wird entwickelt, mit dem die Radaufstandskräfte eines zweiachsigen Schienenfahrzeugs unter Berücksichtigung der Steifigkeitseigenschaften des Fahrzeugrahmens berechnet werden. Grundlage ist die Finite-Elemente-Methode für Balkenstrukturen. Die Ausstattung des Fahrzeugs mit unterschiedlichen Aufbauten kann dadurch hinsichtlich der technischen Umsetzung schnell bewertet werden.

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit Windhoff Bahn- und Anlagentechnik GmbH, Rheine.

Miguel Angel Sánchez Aguilar: Lens cooling system for analysis of thermal aberrations, master thesis, December 2015

The focal shift in laser based material processing affects the quality of products. With thermal finite element analysis the temperature distribution in the lens is calculated. Following structural analysis gives the surface deformation of the lens. A water cooling device is design and optimized with CFD-analysis to reduce the heating in the lens. For final design experiments are performed and compared with predicted analysis results.

The project is done in cooperation with ILT, Aachen.

Deniz Prill:  Erstellung eines Konzepts für den Aufbau eines Terrassenüberdachungssystems aus Aluminium , Bachelorarbeit, Dezember 2015

Die ASG Aluminium und Stahl GmbH möchte ein Terrassenüberdachungssystem aus stranggepresstem Aluminium als Systemprodukt herstellen und vertreiben.

Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wurde dazu ein komplettes Konzept erarbeitet und eine Statik zu einer Beispielterrassenüberdachung berechnet.

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit der ASG Aluminium und Stahl GmbH, Mönchengladbach.

Steffen Schäfer: Optimierung von Spezialbuchsen zur Reduktion des Instandsetzungsaufwands an Großgeräten, Masterarbeit, Dezember 2015

An Großgeräten im Tagebaubereich werden Buchsen als Verschleißteile verwendet. Diese Buchsen sind Teil eines Pressverbands. Um den Instandsetzungsaufwand beim Austausch der Buchsen zu reduzieren, sollen diese mit zwei Nuten am Außenring versehen werden.

Mit der Finite Elemente Methode wird untersucht, wie sich das Einbringen von unterschiedlichen Nutgeometrien auf bestimmte Ergebnisgrößen auswirkt. Durch Auswertung der Ergebnisgrößen wird beurteilt, ob das Konzept umsetzbar ist und welche Nutgeometrien vorteilhaft sind.

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit dem Technikzentrum Frechen der RWE Power AG.

Tim Caßelmann: FEM-Simulation eines hybriden Fertigungsprozesses, Masterarbeit, Oktober 2015

Der Einfluss einer Ultraschallüberlagerung auf den Fügeprozess Verstemmen wird anhand simulativer und experimenteller Untersuchungen analysiert. Dabei werden Reibeinfluss, Reibgesetz, entfestigende Wirkung auf den Werkstoff, Prozesse mit und ohne Niederhalter untersucht. Die Berechnungen erfolgen mit expliziter Zeitintegration. Experiment und Versuch werden durch einen detaillierten Geometrievergleich quantitativ bewertet.

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit der Robert Bosch GmbH, Stuttgart.

Johannes Stollenwerk: Konzeptstudie für ein radindividuelles Steer-by-Wire system mit sehr großen Lenkwinkeln, Masterarbeit, August 2015

Die fortschreitende Elektrifizierung von Fahrzeugen ermöglicht Steer-by-Wire Systeme zur radindividuellen Stellung von Lenkwinkeln. Für den Einsatz dieser Systeme werden unterschiedliche Achskonzepte hinsichtlich ihrer kinematischen Kenngrößen und des erforderlichen Bauraums untersucht.

Die Arbeit entstand bei der Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen Aachen mbH, Aachen.

Benjamin Gabriel Warkalla: Analyse und Topologieoptimierung von dynamisch belasteten Motoranbauteilen in Kraftfahrzeugen, Bachelorarbeit, Dezember 2014

Serienbauteile in Kraftfahrzeugen müssen bei minimalem Gewicht und Kosten für die auftretenden Belastungen mit ausreichender Sicherheit ausgelegt sein. Die Finite Elemente Methode in Kombination mit einer Topologieoptimierung wird angewendet, um für ein Serienbauteil die Steifigkeit unter Beachtung des Bauraums zu optimieren. Die verbesserte Sickengeometrie führt zu deutlich geringeren Spannungen.

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit der Volkswagen AG, Wolfsburg.

Matthias Roling: Simulation und Auslegung von Lasteinleitungselementen in monolithischen Faserkunststoffverbunden, Masterarbeit, Oktober 2014

Die Reduzierung des Fahrzeuggewichts durch Einsatz von Faserkunststoffverbunden ist ein Weg der Automobilhersteller den Kraftstoffverbrauch der Fahrzeuge zu senken. Zur Einleitung konzentrierter Lasten bedarf es jedoch spezieller Lasteinleitungselemente. Im Rahmen der Masterarbeit wurden unterschiedliche Geometrien dieser Elemente hinsichtlich Montage, Festigkeit und Fertigungseinflüsse untersucht und bewertet.

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit der BMW AG, München.

Semir Maslo: Optimierung der Geometrie eines Gegenstrom-Membranmoduls zur Gastrennung mittels CFD-Simulation, Masterarbeit, September 2014

Ein neuartiges Gegenstrom-Membranmodul für Flachmembrane soll zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid aus Kraftwerksrauchgas eingesetzt werden.

Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Simulationsmodell für dieses neuartige Gegenstrom-Membranmodul aufgebaut, das den Stofftransport des Gasgemisches durch die Membranen und die gewebten Abstandshalter (Spacer) zwischen den Membrantaschen berücksichtigt.

Durch Strömungssimulationen mittels ANSYS FLUENT wird der Einfluss der Spacer untersucht und es können konkrete Optimierungsmaßnahmen hergeleitet werden, die die Abtrennperformance des Moduls steigern. Des Weiteren werden Leitblechgeometrien zur zielgerichteten Strömungsführung implementiert und untersucht.

Die Arbeit entstand am Forschungszentrum Jülich im Institut für Energie- und Klimaforschung – Elektrochemische Verfahrenstechnik (IEK-3).

Simón Cardona Yepes: Integrative Simulation des Temperatureinflusses auf die Schmelzeverteilung in einem Vorverteiler, Bachelorarbeit, Oktober 2014

Bei der Produktion von Kunststofffolien durch Blasfolienextrusion ist ein gleichmäßiger Massenstrom im Wendelverteiler notwendig, um konstante Folienstärken zu realisieren. Über die rheologische Auslegung der Fließkanäle hinausgehend wird in dieser Arbeit auch das thermische Verhalten der Schmelze im Werkzeug einbezogen und mit Polyflow simuliert. Mit einer Optimierungsstrategie wird der Wärmestrom durch Heizpatronen, hochleitfähige Materialien und isolierende Aussparungen so beeinflusst, dass ein extrem gleichmäßiger Massenstrom erreicht wird.

Diese Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit dem Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) der RWTH Aachen.

Philipp Friedrich: Berechnung von Faserverbund-Druckbehältern mittels parametrisierter Finite-Elemente-Modelle, Bachelorarbeit, August 2014

Druckbehälter aus Faserverbund-Werkstoff werden aufgrund ihres guten Leistungsgewichts zur Speicherung von Gas in Pkw verwendet. Die Speicherung von Wasserstoff für Brennstoffzellen erfordert sehr hohe Drücke, die hohe Anforderungen an die Wicklung und Festigkeit stellen. Zur systematischen Auslegung und Berechnung dieser Tanks wird eine durchgängige parameterbasierte Modellierung entwickelt, die die Faserverbundlagen mittel CADWIND bestimmt und die Festigkeitsanalyse mit ANSYS/Workbench ermöglicht.

Diese Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit der ISATEC GmbH, Aachen.

Tobias Mann: Simulation von Kettenbremszeiten mit einem nichtlinearen Finite-Elemente-Programm, Masterarbeit, August 2014

Die Kettenbremse ist eine Sicherheitseinrichtung gegen Rückschlag an Motorsägen, mit der die Sägekette in Bruchteilen einer Sekunde zum Stillstand gebracht wird. Der Bremsmechanismus besteht im Wesentlichen aus einer Seilbremse, bei der ein Metallband nach Auslösung die Kupplungstrommel umschlingt und zum Halten bringt.

Im Rahmen der Arbeit wurden die Einflussparameter auf den Bremsvorgang identifiziert und die Kettenbremse analytisch mit MathCad beschrieben. Zur Berücksichtigung von hochdynamischen und nichtlinearen Effekten wurde zusätzlich ein Simulationsmodell mit dem expliziten Solver LS-Dyna aufgebaut. Für den Vergleich zweier Baureihen wurde das Simulationsmodell auf eine weitere Maschine übertragen und die Ergebnisse miteinander verglichen.

Mit der Arbeit war es möglich, gemessene Effekte zu erklären und das Verständnis für den Bremsvorgang weiter zu steigern.

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit der Andreas Stihl AG & Co. Kg., Waiblingen.

Michael Kahlen: Messung und numerische Simulation des Verzugs unsymmetrischer Walzprofile beim Abkühlprozess, Bachelorarbeit, Augsut 2014

Warmgewalzte Stahl-Langprofile unterliegen einer Verformung während des Abkühlprozesses, die zu Schwierigkeiten im Produktionsprozess führen kann. Die Verzugsanfälligkeit wird durch thermische FE-Analysen und mechanische Berechnungen ermittelt und durch Messungen verfiziert. Aus Parameteranalysen kann eine Prozessoptimierung hergeleitet werden.

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit SMS Meer GmbH, Mönchengladbach

Tobias Schmithüsen: Mitbewegtes Schutzgasführungssystem für ein neuartiges SLM-Anlagenkonzept, Masterarbeit, August 2014

Bei SLM-Prozessen entstehen in der Wechselwirkungszone zwischen Laserstrahlung und Pulverbett Metalldämpfe und Spritzerpartikel, die die Bauteilqualität herabsetzen können und daher abgesaugt werden müssen. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Simulationsmodell mittels Ansys CFX erstellt, mit dem die Rauchgasentwicklung während des Prozesses abgebildet wird und das die Möglichkeit bietet, unterschiedliche Absaugkonzepte zu untersuchen. Mittels festgelegter Bewertungskriterien werden unterschiedliche Konzepte verglichen und bewertet.

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut für Lasertechnik  ILT, Aachen.

Sandra Freericks: Optimierung der mechanischen Robustheit eines Filterfluchtgerätes mittels FEM-Analysen in LS-DYNA, Masterarbeit, August 2014

Beim Fall eines Filterfluchtgerätes entstehen unter bestimmten Bedingungen Verformungen am Filter des Produktes. Ziel der Arbeit ist es durch Simulationen mit LS-Dyna die Folgen des Sturzes zu reduzieren.

Eine Simulation des Falltests nach DIN EN 403 gibt Aufschluss über die Folgen des Aufpralls im bestehenden Gerät. Mittels verschiedener Optimierungsvarianten wird im Anschluss ein System entwickelt, das die Stoßauswirkung im Filter reduziert. Durch die Einbringung eines zusätzlichen Bauteils können die Kräfte an einer unkritischeren Stelle auf den Filter übertragen werden. Mit der konstruktiven Gestaltung eines Prototyps des notwendigen Zusatzbauteils wird ein Ergebnis vorgestellt, welches die Stoßverformungen des Filters reduziert.

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit der Dräger Safety AG & Co. KGaA, Lübeck

Artur Latfullin: Entwicklung eines dynamischen Mehrkörpermodells für den Antriebsstrang eines Elektrofahrzeugs, Masterarbeit, Juli 2014

Der Fahrkomfort stellt eine wichtige Eigenschaft moderner Fahrzeuge dar. Einen starken Einfluss darauf hat das NVH-Verhalten (Noise, Vibration, Harshness) des Antriebsstrangs. Insbesondere bei den Elektrofahrzeugen besteht diesbezüglich ein hoher Entwicklungsbedarf. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein detailliertes dynamisches Finite-Elemente-Modell der Komponenten des elektrischen Fahrzeugantriebs erstellt. Mittels der dynamischen Reduktion werden die flexiblen Strukturen in die Mehrkörpersimulation des Antriebsstrangs einbezogen. Somit kann der Einfluss der Strukturdeformation auf das NVH-Verhalten berücksichtigt werden. Des Weiteren wird ein Kraftelement für das Mehrkörpermodell entwickelt. Es ermöglicht die Berechnung und die Aufprägung des periodisch schwankenden Drehmoments ausgehend vom Kennfeld der E-Maschine und damit die Modellierung der Torsionsschwingungen.

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit dem Institut für Maschinenelemente und Maschinengestaltung der RWTH Aachen.

Dominik Krings: Anwendung bruchmechanischer Konzepte auf Tagebaugroßgeräte, Masterarbeit, Juli 2014

Bei der technischen Instandhaltung von Tagebaugroßgeräten ergeben sich häufig Fragestellungen, die einen Einsatz bruchmechanischer Konzepte erfordern. Die Überprüfung kritischer Bauteile verlangt, aufgrund der meist komplizierten Geometrien, die Anwendung numerischer Verfahren.

Anhand einfacher, den praktischen Bauteilen ähnlicher, bruchmechanischer Beispiele, die auch analytisch lösbar sind, wurde die Genauigkeit und Leistungsfähigkeit von FE‑Programmen überprüft. Auf Basis der dort erlangten Erkenntnisse wurden anschließend konkrete Bauteile von Tagebaugroßgeräten bruchmechanisch analysiert und hinsichtlich Risswachstumsgeschwindigkeit, Inspektionsintervall und Restlebensdauer bewertet.

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit RWE Power AG Technikzentrum Tagebau.

Timo Wiesselmann: Simulation und Optimierung der Rotorblattaufnahme einer mechanisch geregelten Kleinwindenergieanlage, Bachelorarbeit, März 2014

Diese Arbeit befasst sich mit der Simulation und Optimierung der Rotorblattaufnahme einer Kleinwindenergieanlage. Das Ziel ist es, den Nachweis der Bruchfestigkeit für die Rotorblattaufnahme zu erbringen. Die Belastungen werden durch Finite-Elemente Berechnungen ermittelt.

Zunächst werden die Lasten auf die Rotorblätter nach den Vorgaben der DIN EN 61400-2 bestimmt. Das Gesamtsystem Rotorblattaufnahme wird in die Baugruppen Rotorblattwurzel und Rotorblattwellenlagerung unterteilt. Die Baugruppen werden einzeln simuliert, für eine genauere Untersuchung werden Submodelle der Baugruppen erstellt. Ausgehend von den Ergebnissen wird die Konstruktion der Rotorblattaufnahme angepasst und die Verbesserungen in weiteren Simulationen verifiziert.

Durch die Optimierung der Konstruktion ist der Einsatz von hochfestem Aluminium möglich. Das Gewicht der Rotorblattaufnahme und die Belastung der Rotornabe konnte so signifikant gesenkt werden.

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit enbreeze GmbH, Köln.

Dominic Bertling: Analyse und Simulation des Porenverhaltens im Druckfeld eines Liqiud Composite Molding Prozesses, Masterarbeit Febr. 2014

Gaseinschlüsse haben einen elementaren Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften eines faserverstärkten Bauteils. Umso wichtiger ist es daher zu erforschen, welche Mechanismen die Auflösung eines Einschlusses beeinflussen.

Bei der Untersuchung stellte sich heraus, dass das Porenverhalten in zwei Phasen aufzuteilen ist. In der ersten Phase wird der Gaseinschluss in viele Poren zerstäubt. In der zweiten Phase ist das Wander- und Auflöseverhalten dieser Poren zu beschreiben. Eine globale Modellvorstellung dieses Verhaltens wird formuliert. Aus dieser wird der Ablauf eines Post-Processing Skriptes für die erste Phase abgeleitet.

Die Kalkulation des Zeitpunktes der Auflösung des Gaseinschlusses beruht auf einer linearen Transportleistung. Die Zahlenwertgleichung zur Bestimmung dieser Leistung wurde in Versuchen experimentell ermittelt. Sie ist abhängig von der eingeschlossenen Stoffmenge, der Viskosität des Fluides, der Permeabilität des Fasermaterials und dem anliegenden Druckgradienten.

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit DLR, Braunschweig.

Thomas Walter: Analyse der Geräuschanregung durch Verzahnungen mithilfe einer Mehrkör-persimulation, Masterarbeit, Dezember 2013

Gegenstand der Arbeit ist die Untersuchung eines Feder-Dämpfer Elementes, welches einen Ver-zahnungseingriff in der Mehrkörpersimulationssoftware Simpack abbildet. Als Referenz dienen Er-gebnisse der Software LVR. Ziele sind Aussagen über den Anwendungsbereich und die Güte der Ergebnisse Simpacks.
Unter Last stehende Verzahnungen können eine innere Geräuschanregung in Getrieben erzeugen. Die veränderliche Steifigkeit im Eingriff zweier Zahnräder bewirkt einen lastabhängigen und geo-metrische Korrekturen der Zahnform einen lastunabhängigen Anteil einer Wegerregung. Die daraus berechnete dynamische Zahnkraft kann zu Geräuschen anregen.
Anhand der durchgeführten Parameterstudien kann ein beschränkter Anwendungsbereich des Fe-der-Dämpfer Elementes im niedrigen Lastbereich aufgezeigt werden. Sofern die begründeten Ein-schränkungen bei der Anwendung des Elementes beachtet werden, sind nach anschließender Veri-fikation durch LVR verwertbare Ergebnisse möglich.

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit der ZF Friedrichshafen AG.

Jens Breuer: Untersuchung des Einflusses geometrischer Parameter auf das Fahrverhalten von Einspurfahrzeugen, Masterarbeit, September 2013

Für die Untersuchung des Einflusses geometrischer Parameter auf das Fahrverhalten von Einspurfahrzeugen wird ein Mehrkörpersimulationsmodell erstellt. Das Rahmenmodell sowie das Fahrermodell sind parametrisiert aufgebaut, sodass die Geometrie des Rahmens und die Haltung des Fahrers verändert werden kann. Die Eigenschaften der Reifen werden durch die Definition des Kontaktes zwischen Reifen und Fahrbahn berücksichtigt. Für die Anregung des Fahrer-Fahrzeug-Systems werden, unter Verwendung spektraler Unebenheitsdichten, Fahrbahnen mit Unebenheitsverläufen erstellt. In Parameterstudien wird das Fahrverhalten verschiedener Modellvarianten in unterschiedlichen Fahrmanövern untersucht.

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit dem Institut für Getriebetechnik und Maschinendynamik der RWTH Aachen.

Emrah Tokyürek: Non-linear Response Optimization of an A-Pilar Struture Using Equivalent Static Load Method, Master Thesis, Sept. 2013

The A-pillar structure of a convertible car is optimized for rollover event. In a two-step procedure first a non-linear finite element analysis of the whole vehicle is performed. Then a sub-model of the interesting A-pillar region is created and analyzed. Geometric design variables are defined and with the non-linear optimization software Optistruct and finite element program Abaqus/explicit the cross section is optimized in the sub-model.

This thesis is performed in cooperation with RLE International GmbH, Cologne.

Alexander Bick: Numerische Analysen zum Reibungsverhalten von Ventiltrieben in Verbrennungsmotoren, Bachelorarbeit, September 2013

Ein zentrales Ziel der weltweiten Automobilentwicklung ist die Reduzierung der CO2-Emissionen der zukünftigen Kraftfahrzeuge. Ein wesentlicher Ansatz hierzu ist die Minimierung der Motorreibung aktueller Diesel- und Ottomotoren.
Ziel dieser Arbeit ist die Reibungsanalyse eines Tassenstößel- und Rollenschlepphebelventiltriebs mit dem Mehrkörpersimulationsprogramm GT-Suite der Firma Gamma Technologies. Nach der Definition der reibungsrelevanten Kontaktpaarungen erfolgt die Evaluierung der Simulationsergebnisse in Bezug auf die Messwerte des Reibungsprüfstands und den Abgleich der Programmeingabeparameter.
Neben quantitativen Aussagen zu den Reibungsanteilen der jeweiligen Kontaktpaarungen des Ventiltriebs werden Analysen zu reibungsrelevanten Parametern getätigt, um Vorhersagen zu zukünftigen Reibminderungspotentialen machen zu können.

Diese Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit der Ford Forschungszentrum Aachen GmbH.

Alexander Lehnen: Methodenentwicklung zur Abbildung einer Umformhistorie und deren Berücksichtigung in FE-Analysen, Bachelorarbeit, September 2013

Ziel dieser Arbeit ist es, eine Umformhistorie mit Hilfe des expliziten FE-Solvers Radioss nachzubilden und ein Materialmodell zu definieren, dass lokale Kaltverfestigungen aufgrund einer Umformhistorie in weiterführenden FE-Analysen berücksichtigt.

Metallische Werkstoffe werden häufig in der industriellen Produktion einem Umformprozess unterzogen, um diese dauerhaft in eine gewünschte Form zu bringen. Plastische Deformationen führen dabei zu Änderungen innerhalb der Gefügestruktur und verursachen einen lokalen Festigkeitsanstieg des Materials.

Hierzu wird die Umformhistorie mit Hilfe der Finiten Elemente Methode nachgebildet und aus den gewonnen Ergebnisgrößen ein kaltverfestigtes Materialmodell definiert. Anschließend wird zur Verifizierung des Materialverhaltens ein realer Zugversuch durchgeführt und mit einer impliziten FE-Analyse in Abaqus, die das modifizierte Materialmodell beinhaltet, gegenübergestellt.

Diese Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit der M.TEC GmbH, Herzogenrath

Andreas Sterz: Beanspruchung der Federpakete bei Schwingförderern, Bachelorarbeit, Februar 2013

Die Federpakete von Vibrationsschwingförderern unterliegen einer starken Wechselbiegebeanspruchung. Bei Vibrationswendelförderern sind der Wechselbiegebeanspruchung bezüglich der Querachse der Federn weitere Belastungen überlagert, die zu Schädigungen der Federpakete führen können. Mit Hilfe von Finite-Elemente Berechnungen werden an Gesamtsystemen die Kinematik analysiert und auf Detailmodelle der Federpakete übertragen. Durch Parameteruntersuchungen können Auslegungshilfe abgeleitet werden.

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit Rhein-Nadel Automation GmbH.

Paul Heck: Automatisierter Ermüdungsfestigkeitsnachweis nach der FKM-Richtlinie auf Basis örtlicher Spannungen, Bachelorarbeit, Januar 2013

In der vorliegenden Bachelorarbeit wurde ein Python-Programm entwickelt, welches es ermöglicht ausgehend von einer Finite‑Elemente‑Analyse in Abaqus/CAE einen Ermüdungsfestigkeitsnachweis nach der FKM-Richtlinie automatisiert durchzuführen.

Bei der FE-Analyse wurden nicht die tatsächlich auftretenden Lasten simuliert, sondern jeweils die betragsmäßig größte Last jedes Lastfalls. Die berechneten Spannungen wurden anschließend entsprechend der realen Bedingungen skaliert und superpositioniert, das aus diesen Spannungen berechnete Spannungskollektiv bildete die Grundlage für den Ermüdungsfestigkeitsnachweis. Im ersten Schritt wurde die Berechnungsvorschrift der FKM-Richtlinie analysiert und den Gegebenheiten einer automatischen Berechnung angepasst, anschließend wurden die einzelnen Abschnitte als Funktionen implementiert und zu einem Gesamtprogramm zusammengesetzt.

Diese Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit dem Institut für Maschinenelemente und Maschinengestaltung  der RWTH Aachen.

Christopher Hengefeld: FE-Berechnung und Optimierung von hybriden Zahnrädern in der Windenergiebranche, Masterarbeit, Dezember 2012

Hybride Zahnräder mit starkbeanspruchten Zonen aus teurem Einsatzstahl und wenig belasteten Bereichen aus kostengünstigem Stahl erlauben als Schweißkonstruktionen darüber hinaus vielfältige Bauformen. Die veränderten Massen, Trägheitsmomente und Steifigkeiten führen zu einem veränderten dynamischen Verhalten. Varianten einer Stirnrad-Ritzel-Verzahnung werden mittels Finite-Elemente-Analyse untersucht und hinsichtlich Eigenfrequenzen und Amplituden-Frequenzgang bewertet.

In Zusammenarbeit mit Siemens MD R&D 1 in Bocholt.

Julian Rehbein: Optimierung des FE-Modells eines Luftfederdämpfers und Weiterentwicklung eines Mehrkörperachsmodells, Masterarbeit, Oktober 2012

In der Arbeit werden im ersten Abschnitt zwei bestehende FE-Modelle eines Luftfederdämpfers auf aktuelle Konstruktionsdaten abgeändert. Anschließend erfolgen die Optimierung des Abrollverhaltens der Gummibälge an Außenführungen, die Einbringung der variablen Tragfläche der beiden Luftfedern und die druckabhängige Steuerung der Querschnittsfläche des Druckbegrenzungsventils zwischen den Luftkammern.

Im zweiten Abschnitt wird ein bestehendes Mehrkörperhinterachsmodell auf die nächste Baureihe aktualisiert und um eine Vorderachse erweitert. Die beiden Achsen werden kinematisch gekoppelt, bevor das FE-Modell des Luftfederdämpfers in das Gesamtachsmodell zu einem virtuellen Prüfstand integriert wird.

Untersucht und bewertet wird das Verhalten des Luftfederdämpfers und des Mehrkörperachsmodells bei Anregung mit kleiner Amplitude. Der Aufbau und die Simulation der Modelle werden mit dem Programm Abaqus CAE durchgeführt.

Diese Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit der Daimler AG - Mercedes-Benz Cars, Sindelfingen.

Christian Rebling: Validierung und Abgleich eines dynamischen Modellansatzes für Schraubendruckfeder, Bachelorarbeit, Oktober 2012

Die Arbeit befasst sich mit der Validierung eines dynamischen Modellansatzes für Schraubendruckfedern. Einsatzort dieser Federn ist der Ventiltrieb eines modernen Viertaktmotors.
Aktuell gibt es zahlreiche Möglichkeiten Ventilfedern in einem Ventiltrieb zu abzubilden. Hierbei helfen Finite Elemente Methoden oder Mehrkörpersimulationen. Die gängigsten Modelle sind die Flexible Spring, ein FEM-Modell, sowie die Multi Mass Spring, ein Mehrkörpersystemmodell.
Ziel der Arbeit ist es, einen neuen Modellansatz zu validieren. Dieser Modellansatz beruht sowohl auf der Finite Elemente Theorie als auch auf der Mehrkörpersimulationstheorie. Das neue Modell wird als Beam Spring Modell bezeichnet.
Das Beam Spring Modell wird mit Hilfe einer MKS Software aufgebaut und mit den beiden am meisten verwendeten Ventilfedermodellen verglichen. Hierbei werden Längskraft, Querkraft, Eigenfrequenz und Berechnungszeit als grundlegende Vergleichskriterien herangezogen.

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit der FEV GmbH in Aachen.

Julia Jakobs: Chargierung eines Hochofens, Bachelorarbeit, Oktober 2012

In dieser Arbeit wird das an der FH Aachen erstellte Programm Schüttmodell zur Berechnung des Befüllvorgangs eines Hochofens auf die Anforderungen des Nutzers abgestimmt und optimiert. Die Befüllung mit Möller und Koks kann nach vorgegebenen Chargiervorschriften abgerufen werden und die Verteilung des eingefüllten Materials wird simuliert und dargestellt. Aufgrund von Messdaten aus Radarmessungen kann die Oberflächenkontur korrigiert werden.

Die Berechnungsergebnisse werden mit Ergebnissen aus Schüttversuchen verglichen.

Diese Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit der Firma Z&J Technologies GmbH, Düren.

Philipp Rakus: Evaluation einer Vibrations-Pfahlbohranlage für das geräuscharme Bohren von Offshore-Fundamenten, Masterarbeit, September 2012

Für die Errichtung von Windenergieanlagen im Offshore-Bereich müssen Anlagen zur Errichtung von Pfahlgründungen entwickelt werden. Herkömmliche Techniken, wie z. B. Schlagrammen, können aufgrund der hohen Geräuschemissionen nicht verwendet werden, da sie den Anforderungen einer Umweltverträglichkeitsprüfung nicht entsprechen. Im Rahmen der Arbeit werden alternative Konzepte untersucht und deren Potential und mögliche Probleme analysiert.

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit der Aker Wirth GmbH, Erkelenz.

Dennis Tollhausen: Triebwerksoptimierung einer Kolbenpumpe mithilfe der Finite Elemente Methode, Bachelorarbeit, September 2012

In dieser Arbeit  wird eine Hubweg-Vergrößerung einer bestehenden Hochleistungs-Kolbenpumpe realisiert. Bauteile bzw. Baugruppen wie die Kurbelwelle und das Triebwerksgehäuse werden hinsichtlich der Abmessungen an den veränderten Hubweg angepasst.

Um die Zulässigkeit der Änderungen gewährleisten zu können, wird eine Belastungsanalyse der veränderten Komponenten mit dem Finite Elemente Programm Ansys vorgenommen. Die dazu benötigten, im Betrieb wirkenden Lastgrößen, werden zuvor analytisch ermittelt.

Die anschließende Bewertung der erzielten Ergebnisse wird nach der FKM-Richtlinie durchgeführt. Anhand der gebildeten Auslastungsgrade aus statischem Festigkeitsnachweis und Ermüdungsnachweis erfolgt eine Bauteiloptimierung der untersuchten Komponenten.

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit der Firma Schäfer & Urbach GmbH in Ratingen.

Djantou Judicael Ngueya: Simulation von drucksensitiven thermischen Kontakten mit LS-Dyna, Masterarbeit, Sept. 2012

Das Thermomanagement von Batterien spielt eine große Bedeutung zur Vermeidung des schnellen Alterungsprozesses und zur Erreichung einer ausreichenden Lebensdauer im Betrieb. Zur thermischen Auslegung einer Batteriekühlplatte ist die Kenntnis des druckabhängigen Kontakt-Wärmeübergangskoeffizienten erforderlich, um aussagekräftige Simulationsergebnisse zu erzielen.

Aus diesem Grund wird der druckabhängige Kontakt-Wärmeübergangskoeffizient von verschiedenen Werkstoffkombinationen am Wärmeleitprüfstand ermittelt.  In numerischen Simulationen des Prüfstands kann das Kontaktmodell validiert und das thermische Verhalten einer Batteriekühlplatte ermittelt werden.

Die Erstellung und die Berechnung der Simulationsmodelle erfolgen mit dem Finite- Elementen- Programm LS-Dyna.

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit der Firma Behr GmbH & Co. KG, Stuttgart.

Simon Becka: Sensitivitätsstudie einer Zahnkontaktanalyse, Masterarbeit, September 2012

In dieser Arbeit wird ein Verfahren zur numerischen Berechnung der Hertzschen Pressungen im Zahnkontakt evolventischer  Verzahnungen entwickelt. Die Untersuchung der Modellgenauigkeit der Finite-Elemente-Modelle ist wichtiger Teil dieser Arbeit.

Die Erstellung der Verzahnungsmodelle erfolgt mit dem Programm Altair HyperMesh. Es wird eine Software entwickelt, mit dem die Modelle in der Programmumgebung automatisiert erstellt werden. Die Einflussfaktoren auf die Modellgenauigkeit werden als Einstellparameter vorgegeben.

Die Berechnung der Modelle erfolgt mit dem Finite-Elemente-Programm ANSYS. Die Durchwälzung der Eingriffsstrecke wird durch mehrere Berechnungsschritte simuliert. Zu jeder berechneten Wälzstellung wird in einem Postprocessingschritt die Eingriffslinie berechnet. Entlang dieser Eingriffslinien wird die Hertzsche Pressung des Zahnkontakts berechnet.

Die so gewonnenen Ergebnisse werden Referenzergebnissen des analytischen Berechnungsprogrammes LVR gegenübergestellt. Hierbei zeigt sich ein hoher Übereinstimmungsgrad.

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit der Research & Development Abteilung der  Siemens AG, Sektor Industry, Division Drive Technologies.

Christina Geismann: Spannungsmechanische Untersuchung der Zahnfuß­trag­fähig­keit evolventischer Verzahnungen, Masterarbeit, Sept. 2012

Diese Arbeit befasst sich mit der spannungsmechanischen Betrachtung des Zahnfußes evolventischer Verzahnungen.

Mit dem vom Werkzeugmaschinenlabor der RWTH Aachen entwickeltem  Programm FE-Stirnradkette, kurz STIRAK, werden verschiedene Verzahnungen berechnet. Die Zahnfuß­spannungen werden mit den Programmen Excel und FEM Fatigue (FemFat) ausgewertet analysiert. Anhand der gewonnenen Ergebnisse werden Abschätzungen über Beanspruchung und Beanspruchbarkeit von Gerad- und Schrägver­zahnungen und hinsichtlich nicht-proportionalen Spannungsamplitudenverhaltens gemacht.

Diese Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit dem Werkzeugmaschinenlabor der RWTH Aachen und der Siemens AG in Aachen.

Andreas Dowe: Konzeption eines neuen Mähkopfs mit optimaler Unwucht, Masterarbeit, August 2012

An den Mähköpfen von Freischneidern treten Unwuchten auf, die ihre Ursachen einerseits in den fertigungsbedingten Toleranzen der Kunststoffbauteile und der verwendeten Montagetechnik haben und andererseits durch die Verformung der Bauteile bei der Rotation entstehen können. Verbunden mit der hohen Betriebsdrehzahl der Maschinen tritt eine unerwünschte Vibration der Bediengriffe auf. Durch eine systematische statistische Analyse der Fertigungstoleranzen und konstruktive Verbesserungen in der Verbindungstechnik kann die Unwucht unter Beachtung der Kostenseite deutlich reduziert werden.

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit der Andreas Stihl AG & Co. KG.

Jan Winkler: Entwicklung und Konzeptionierung eines innovativen Stahlrades, Masterarbeit, August 2012

In dieser Arbeit wird ein innovatives Stahlraddesign entwickelt. Ziel ist es, durch die Anlehnung des Stahlraddesigns an Aluminiumräder die kundenseitige Akzeptanz und damit den Einsatz von Stahlrädern zukünftig zu steigern. Dazu wird im Rahmen von Vorarbeiten ein Designbenchmarking an Stahl und Aluminiumrädern durchgeführt.

Ausgehend von den Ergebnissen des Designbenchmarking wird im Folgenden ein Referenzrad für die Entwicklung des innovativen Stahlrades definiert, das digitalisiert und in ein CAD-Modell sowie unter Berücksichtigung der Blechdicken und der Fügeinformationen in ein FE-Modell überführt wird. Für die Festigkeitsberechnung des Rades werden relevante Lastfälle recherchiert und simuliert. Die Simulationsergebnisse werden anhand von Versuchen validiert. Unter Berücksichtigung der Ergebnisse einer Topologieoptimierung werden innovative Designlösungen für ein Stahlrad erarbeitet.

Diese Masterarbeit entstand in Zusammenarbeit mit dem Institut für Kraftfahrzeuge der RWTH Aachen.

Florian Schröder: Gewichtsoptimierung eines Dreh-Fräszentrums mittels Sandwichverbundmaterial, Bachelorarbeit,  August 2012

In dieser Arbeit geht es darum den Bewegungsapparat eines Dreh-Fräszentrums mit Hilfe von Sandwichverbundmaterial hinsichtlich der Masse zu reduzieren und die Dynamik der Maschine zu verbessern.

Das untersuchte Sandwichverbundmaterial besteht aus zwei Stahldeckblechen und einem Kern aus Aluminiumschaum. Das Sandwichverbundmaterial wird in eine Komponente des Bewegungsapparats eingebaut. Mit Hilfe eines FE-Programms werden Parameter des Sandwichverbundmaterials iterativ geändert und die Komponente hinsichtlich der Steifigkeit überprüft. Ziel dieser Optimierung ist ein gutes Verhältnis aus Massenreduzierung und Erhalt einer hohen Komponentensteifigkeit.

Diese Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit der Firma A. Monforts Werkzeugmaschinen GmbH & Co.KG in Mönchengladbach.

Stefan Mertens: Ermittlung der Betriebssicherheit von Schweißnähten auf Basis von FE-Schalenmodellen, Bachelorarbeit, Jul. 2012

In dieser Arbeit wird eine Methodik zur Schweißnahtbewertung auf Grundlage von FE-Schalenmodellen erarbeitet. Hierzu erfolgt die Umsetzung mithilfe des Programms FEMFAT WELD. Dabei bildet die Schweißnahtbewertung am Schalenmodell eines Großdieselmotor- Fundamentrahmens einen der Kernpunkte dieser Arbeit.

Die Schalenmodelle bieten in ihrem reduzierten Modellumfang eine gute Grundlage für die Berechnung statischen und dynamischen Betriebsbedingungen des Gesamtmotors und der anschließenden Bewertung der Bauteilfestigkeit. Aufgrund des vereinfachten Aufbaus der FE-Schalenmodelle wird die Schweißnahtbewertung bislang mithilfe der Submodelltechnik durchgeführt, die die detailgetreue Modellierung der Nahtgeometrie erfordert. Um die aufwändige Submodell-Erstellung zu umgehen, soll die Schweißnahtbewertung durch FEMFAT WELD direkt am FE-Schalenmodell erfolgen. Ferner wird die Umsetzung einer FKM-konformen Schweißnahtbewertung unter FEMFAT WELD realisiert.

Im Rahmen dieser Abschlussarbeit werden die Ergebnisse der Methode unter FEMFAT WELD den Ergebnissen der bisherigen Methode zur Schweißnahtbewertung gegenübergestellt.

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit der MAN Diesel & Turbo SE, Augsburg.

Philipp Ingenlath: Entwicklung eines Simulationsmodells zur Untersuchung von Biegeschwingungen in einem Asynchronmotor, Masterarbeit, Juli 2012

In dieser Arbeit wird ein anwendungsspezifisches Finite Elemente Berechnungsprogramm entwickelt. Das Berechnungsprogramm ist auf das Problemfeld großer Asynchronmotoren zugeschnitten. Mit dem entwickelten Programm können die statische Durchbiegung unter Eigengewicht, die Eigenfrequenzen und Eigenformen und das transiente Verhalten des durch Unwucht angeregten Systems berechnet werden. Zusätzlich wird eine systematische Analyse eines Asynchronmotors durchgeführt.

Das entwickelte Programm verfügt dabei über eine selbstentwickelte, auf das Problem zugeschnittene, Benutzeroberfläche. Die Implementierung des Programms und der Benutzeroberfläche geschieht vollständig in MatLab.

Diese Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit dem Institut für Getriebetechnik und Maschinendynamik der RWTH Aachen und der Schorch Elektrische Maschinen und Antriebe GmbH.

Artur Latfullin: Untersuchung des Kontaktwärmeübergangs zwischen Ventil und Ventilsitzring mit Hilfe von CAE-Methoden, Bachelorarbeit, Juli 2012

Die Ventile eines Verbrennungsmotors werden im Motorbetrieb stark erwärmt. Den größten Teil ihrer Wärme geben sie an den Zylinderkopf über den Kontakt mit den Ventilsitzringen ab. Das führt zu einer thermischen Belastung des Zylinderkopfs, de-ren Kenntnis für die Berechnung der Bauteilsicherheit wichtig ist. Um den Einfluss der Ventilwärme auf die kritischen Bereiche zu bestimmen, ist eine genaue Betrach-tung des Wärmeübergangs an der Kontaktstelle erforderlich. Für die Untersuchung werden dreidimensionale thermische Finite-Elemente-Submodelle aufgebaut. Die stationären und transienten Berechnungen liefern die Temperaturverteilung in Bau-teilen sowie den Wärmestrom über die Kontaktstelle. Mit neuen Erkenntnissen wird eine Schlussfolgerung bezüglich der geeigneten thermischen Kontaktrandbedingung für die globale Zylinderkopfberechnung gezogen.

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit FEV GmbH in Aachen.

Michael Roder: Analyse und Schwingungsoptimierung des Hauptantriebs einer Vernadelungsanlage, Bachelorarbeit, Juli 2012

Für eine Vernadelungsanlage wird ein Getriebe mit vollständigem Massenausgleich durch Ausgleichsmassen und Systemerweiterung untersucht. Freie Masseparameter können zur Reduktion der Lagerkräfte genutzt werden. Motor, Übersetzungsgetriebe und Kupplungseinheit werden ausgewählt und konstruktiv ausgelegt.

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit der ingema ingenieurgesellschaft mbH aachen.

Christopher Koch: Versagensanalyse von Motorlagern zur Definition eines Systemtests, Bachelorarbeit, Mai 2012

Ziel der Arbeit ist die Definition eines Systemtests zur Verbesserung des Finite-Elemente-Modells eines Motorlagers. Dazu werden mittels Finite-Elemente-Programmen die äußeren Verschiebungen des Lagers aus einer Vollfahrzeug-Crashsimulation entnommen und anschließend auf ein detailliertes Lagermodell übertragen und geprüft.  Die Verschiebungen werden soweit vereinfacht, dass ein Test physisch durchführbar ist.

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit der Bertrandt Ingenieurbüro GmbH, Köln für die Ford Werke GmbH, Köln.

Aseem Chaturvedi: Optimization of Forecast Accuracy of Fiber Behaviour during Draping by FE based Simulation Methods, Master Thesis, March 2012

The objective of this study was the cognition of draping textile reinforcements. With finite element the influence of process parameters were systematically surveyed with progressively more complex geometries. Inclusion of fiber orientation in the analysis and analyzing shearing of the material gave valuable results.

This thesis is performed with Daimler AG, Stuttgart.

Michael Grünert: Seismische Finite Elemente Analyse eines Maschinenhauskonzepts des EPR Druckwasserreaktors, Bachelorarbeit, Jan. 2012

In dieser Arbeit wird ein Überblick über das Maschinenhaus eines EPR^TM Druckwasserreaktors gegeben. Berechnungsverfahren Time History Modal Analyse (THMA) und Response Spectrum Modal Analyse (RSMA) zur Erdbebenbemessung werden vorgestellt und am bestehenden 3D-Modell mit der strukturdynamischen Finite Elemente Software SAP2000 nachvollzogen. 

In einer entkoppelten Bauart wird das Gebäude auf Feder- und Dämpferelementen gelagert. Die strukturmechanischen Analysen erfolgen als THMA und RSMA, wobei der Boden mit einem normspezifischen Erdbebensignal angeregt wird.

Ein Vergleich der Berechnungsergebnisse zwischen den Bauarten zeigt die deutliche Verbesserung der Erdbebensicherheit der modifizierten Gebäudeaufstellung.

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit Siemens Energy Erlangen.

Jan Pischinger: Optimierung der Stoßdämpferanbindung eines Ford Focus, Bachelorarbeit,  Jan. 2012

Die karosserieseitige Stoßdämpferanbindung des Ford Focus wird unter Gewichtsaspekten optimiert. Die Blechgeometrie und die Einbaulage des Dämpfers werden variiert und die Beanspruchung mittels linearer und nichtlinearer FE-Analysen berechnet und mit der derzeitigen Geometrie verglichen. Die Umkonstruktion  erfolgt mit der CAD-Software CATIA, die FE-Analysen mit Nastran und Abaqus, für das Pre- /Postprozessing werden interne Programme verwendet. Die Änderungen werden erneut mit FE-Analysen untersucht und bewertet.

Diese Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit der Ford Werke GmbH, Köln.

Julio Orozco Santos Coy: Development of a numerical methodology to calculate stresses in keyways of shafts, Master Thesis, Nov. 2011 

A numeric tool for the automatic generation of parametric Finite Element Models of key-shaft-hub connections and two post-processing tools capable of obtaining the Enhanced Fretting Fatigue Damage Parameter introduced by Vidner and Leidich are presented in this work. One of the developed post-processing tools is based on the assumptions of the work of the mentioned authors whereas the other includes a fretting fatigue damage accumulation assumption which intends to capture the effect on the key slot of both shaft interfacing hardware (hub and key). The results obtained by both post-processing tools are compared with the simulation results reported by Vidner and Leidich which are based on testing results. 

 

The thesis is performed in cooperation with Siemens Research & Development, Mechanical Drives, Aachen 

Anne Carina Gockel: Finite-Elemente-Analyse der Werkzeugbeanspruchung beim Feinschneiden von Schrägverzahnungen, Diplomarbeit, Okt. 2011 

Mit dem Fertigungsverfahren Feinschneiden werden unterschiedlichste Werkstücke aus Blechmaterial hergestellt, deren Schnittflächen fast vollständig glatt sind und ohne Nachar-beit als Funktionsflächen eingesetzt werden können. Diese Vorteile des Feinschneidens werden in einem Forschungsprojekt erstmals für die Fertigung von schrägverzahnten Stirn-rädern genutzt. Aufgrund der engen Toleranzen der eingesetzten Aktivelemente und der Schrägverzahnung haben der Kraftfluss und die elastische Verformung des Feinschneid-werkzeugs große Bedeutung für die Funktion des Prozesses. In dieser Arbeit wird eine werkzeugseitige Finite-Elemente-Analyse mit der Software Abaqus durchgeführt. Es werden die wesentlichen Zusammenhänge zwischen der Werkzeugbelastung und den elastischen Werkzeugverformungen, sowie der Einfluss der Verformungen auf den Feinschneidprozess ermittelt. 

 

Diese Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit dem WZL der RWTH, Aachen 

Johannes Bührke: Machbarkeitsstudie zur Implementierung von elastischen Blattfedern in Automobil-Schließsystemen, Bachelorarbeit, Aug. 2011 

 

Diese Arbeit untersucht die Machbarkeit und den Nutzen von alternativen Federlösungen in Automobil-Schließsystemen. Die federmechanischen Eigenschaften von elastischen Blattfedern werden mit dem FE Programm ANSYS Workbench analysiert und hinsichtlich Schließsystem-Anforderungen optimiert. Im Vergleich zu konventionellen Federsystemen werden die Vor- und Nachteile der alternativen Federlösungen aufgezeigt. 

 

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit der Brose Schließsysteme GmbH, Wuppertal 

Spittmann, Jerome: Untersuchung der Schwingungsanregung aufgrund toleranzbedingter Massenkräfte eines Spiralverdichters, Bachelorarbeit, Juli 2011 

 

Durch veränderte Antriebskonzepte in Kraftfahrzeugen (Hybride, Start-Stopp-Automatik und Elektrofahrzeuge) treten in Abhängigkeit der Betriebssituation verminderte Antriebsgeräusche auf. Geräuschemissionen durch Komponenten von Subsystemen wie z.B. dem Kältemittelverdichter dürfen dann nicht als störend empfunden werden. Im Rahmen der Arbeit werden bauartbedingte Massenkräfte und –momente an Spiralverdichtern rechnerisch und experimentell analysiert. Der Zusammenhang zwischen fertigungsbedingten Toleranzen und Schwingungsverhalten wird aufgezeigt. 

 

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit Visteon Innovation & Technology GmbH, Kerpen. 

Hinz, Sven: Entwicklung eines Simulationsmoduls zur Abbildung von Viskositäts-Torsionsschwingungsdämpfern, Bachelorarbeit, Juni 2011 

 

Im Verlauf der Arbeit werden Berechnungsmodelle gefunden, die das Verhalten des Silikonöls beschreiben, das sich in Viskositäts-Torsionsschwingungsdämpfern zwischen dem Gehäuse und dem Schwungring befindet. Das Silikonöl bildet eine Kopplung mit einer Torsionssteifigkeit und einer Dämpfung zwischen diesen beiden Massen, die für die Simulation in Abhängigkeit der sich ändernden äußeren Anregung und der Temperatur des Silikonöls berechnet werden muss. Anschließend werden die Berechnungsmodelle in einem eigenständigen Simulationsmodul zusammengefasst und in die vom IME der RWTH Aachen entwickelten Simulationssoftware DRESP implementiert. Das Modul wird anhand eines Beispielsystems auf seine Funktionalität getestet. 

 

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit dem IME der RWTH Aachen. 

Madan, Nihit: Finite Element Analysis of Large Area Organic Light Emitting Diodes with Grids, Master Thesis, Nov. 2010 

 

OLEDs are ideal light sources for large area and thin lamp devices for general illumination. In an OLED device a higher conductivity reduces the lateral voltage drop, which in turn improves the 

homogeneity. The problem is, the higher the conductivity of the transparent electrode the lower its transparency. One Possible solution is to add an additional metallic grid layer on top of transparent electrode. The primary topic of this thesis is to model and calculate the effect of an additional metallic grid layer on the effective sheet resistance. The analyses are performed with the Finite Element tool COMSOL Multiphysics. 

 

The thesis is performed in cooperation with Philips Research Laboratories, Aachen 

Geismann, Christina: Untersuchung zum Einfluss der Airbag-Simulation mit FPM (Finite-Point-Method) auf die Insassensicherheit, Bachelorarbeit, Oktober 2010 

 

Der Insassenschutz durch den Knie-Airbag wird detailliert untersucht. Für fünf unterschiedliche Falttechniken wird das Entfaltungsverhalten es Airbags simuliert. Die Berechnungen erfolgen nach der Finte-Pointset-Method (FPM) mit dem expliziten Code Pam-Crash. Vergleichsberechnungen werden mit der Uniform-Pressure-Method (UPM) durchgeführt. Der Vergleich der Ergebnisse zeigt die verbesserte Modellierung durch FPM und gleichzeitig den Einfluss der Faltung auf die Airbag-Ausrichtung und die damit verbundene Schutzfunktion. 

 

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit EDAG GmbH & Co KGaA 

Fateri, Miranda: FEM analyses of a selctive melting process with high temperature preheating, Master Thesis, Oct. 2010 

 

The effects of Selective Laser Melting (SLM) process parameter variation on a Chromium part is investigated by application of Finite Element Analysis (FEA). ANSYS is used to simulate and analyze the temperature and stress distribution of a single and multi layer part created by SLM. Laser power, scan velocity, and preheating temperature are varied in order study the effects. The laser beam is modelled as a surface heat flux boundary condition. 

The melt pool penetration depth is calculated with these parameters. Sequential coupled nonlinear mechanical analyses give thermal expansion of the part and residual stress. 

 

The thesis is performed in cooperation with Fraunhofer ILT, Aachen 

Kouopi, Yvain-Princes: Parameterbestimmung und Validierung eines Materialmodells mit erweitertem Versagenskriterium, Bachelorarbeit, Aug. 2010 

 

In heutigen numerischen Berechnungen wird zunehmend eine genauere Prognose des Verformungs- und Schädigungsverhaltens mechanisch belasteter Strukturen erwartet. In der Crashsimulation wird z.B. eine genaue Nachbildung des realen Verhaltens eines Fahrzeugs in verschiedenen Unfallsituationen (Frontcrash, Seitencrash…) erwartet. Dabei ist eine möglichst nahe Abbildung der Verformung und des Versagens der Materialien wichtig, um eine optimale Auslegung zu gewährleisten. 

Für die Magnesiumgusslegierung AM60 werden die Eingangsparameter eines erweiterten Johnson-Cook Modells bestimmt. Die ermittelte Spannungsdehnungskurve sowie die Versagenskurve, die die Versagensdehnung des Materials in Abhängigkeit des Belastungszustands darstellt, können anhand eines 3-Punkt-Biegeversuchs an einem Gussbauteil validiert werden. 

 

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit Imperia Aotomotive Engineering, Aachen. 

Reller, Thomas: Verifikation der FE-Analysen einer Längskrafteinleitung in einen Triebzug, Diplomarbeit, Juli 2010 

 

Für die Längskrafteinleitung in die vordere Kupplungsplatte eines Triebzuges wird häufig ein Ersatzsystem aus Balkenelementen benutzt. Auf eine detaillierte Abbildung der Einzelbauteile der Kupplung wird verzichtet, da nur die Beanspruchung des Wagenkastens interessiert. Dieses System soll verifiziert werden. 

Hierfür wird die vordere Kupplungseinheit mit allen Bauteilen modeliert. Die Kraftübertragung zwischen den Bauteilen wird durch Kontaktoptionen realisiert, die die Berechnung nichtlinear machen. 

Der Vergleich beider Berechnungsmodelle wird anhand der Knotenverschiebungen und der v. Mises-Vergleichsspannung durchgeführt. Insbesondere werden die lokalen Spannungen der ersten Schweinähte hinter dem Fahrerstandsende verglichen. Es bestätigt sich eine gute Ergebnisqualität des vereinfachten Modells. Vorhandene Abweichungen der Ergebnisse werden analysiert und können erklärt werden. 

 

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit ISATEC GmbH, Aachen. 

Ingenlath, Philipp: Seismische Finite Elemente Analyse der zweiten Bosporus Brücke, Bachelorarbeit, Juli 2010 

 

In dieser Arbeit wird die Erstellung eines komplexen 3D Finite Elemente Modells der zweiten Bosporus Brücke detailliert beschrieben. Die Modellerstellung geschieht auf Grundlage der Fertigungszeichnungen, die während eines Istanbulaufenthalts eingesehen wurden. Zur Modellierung wird der Preprozessor TrueGrid der FirmaXYZ Scientific Applications verwendet. 

Mit diesem Modell wird eine transiente seismische Analyse in LS-Dyna durchgeführt, um auch nichtlineare Effekte einzubeziehen. Das Thema der seismischen Finite Elemente Analyse der zweiten Bosporus Brücke wird nicht erschöpfend behandelt. Es ist vielmehr eine erste Analyse, die Grundlage für viele weitere Berechnungen sein soll. 

Für die seismische Analyse wird die Brücke durch Bodenbeschleunigung angeregt. Zur Berechnung der Erdbebensimulation wird der Supercomputer JUROPA des Forschungszentrums Jülich verwendet. 

Die Ergebnisse dieser Simulation werden ausgewertet und erste Schlussfolgerungen werden gezogen. 

 

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit dem Forschungszentrum Jülich und der Bosporus Universität Istanbul. 

Kumpenza, Cedou: Der Lastfall Erdbeben im Anlagenbau, Bachelorarbeit, August 2010 

 

Erdbebenuntersuchungen von Bauwerken werden in der Regel vereinfacht mit Antwortspektrenverfahren durchgeführt. Das Ziel der Arbeit besteht darin, die Grenzen und Vorteile beider Verfahren herauszuarbeiten und die Vergleichbarkeit der Ergebnisse aufzuzeigen. 

Dazu werden die Berechnungsalgorithmen „Transiente Analyse“ und „Antwortspektrum-Analyse“ des FEM-Programms ANSYS miteinander verglichen. Hierbei wird sukzessive der Komplexitätsgrad der Strukturen vom Einfreiheitsgradschwinger über den Mehrfreiheitsgradschwinger bis zum Prinzipmodell eines Wärmetauschers erhöht. Schwingungsamplituden und Spannungen an kritischen Stellen werden verglichen. 

 

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit Konstruktionsberatung Daams GmbH, Stolberg. 

Loh, Siee Hoong: Schwingungsanalyse einer Dampfturbine auf Basis eines Finite-Elemente-Modells, Diplomarbeit, März 2010 

 

Zur Gewährleistung der Funktion eines konzipierten Stahlgrundrahmens müssen Schwingungsanalysen der Anlage auf Basis der Finite-Elemente Methode (FEM) durchgeführt werden. Dafür benötigt man ein FE-Modell der Dampfturbine, das alle relevanten mechanischen Eigenschaften der realen Struktur nachbildet. Ziel dieser Diplomarbeit ist die Extraktion der wesentlichen Einflussgrößen eines komplexen Berechnungsmodells einer Dampfturbine zur wirtschaftlicheren Modellierung, ohne die Vorhersagegenauigkeit zu vermindern. 

 

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit der MAN Turbo AG, Oberhausen. 

Mertens, Stefan: FEM-Untersuchungen an Mehrschrauben-verbindungen von Getrieben für Windenergieanlagen, Februar 2010 

 

In Getrieben für Windenergieanlagen befinden sich hochbeanspruchte Kombinationen aus Stift- und Schraubenverbindungen. In diesen treten immer wiederkehrende Probleme auf, wie z.B. Mikrobewegungen oder sich lösende Schrauben. Die bisherigen Auslegungsmethoden basieren auf verschiedenen Berechnungsrichtlinien des Maschinenbaus. Diese Berechnungsrichtlinien sollen mittels der Finiten Elemente Methode den gestiegenen Anforderungen angepasst und insgesamt verbessert werden. 

 

Diese Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit der Winergy AG, Voerde 

Öden, Metin: Stoßemissionsreduzierung an Schüttgutprallwänden von Verschiebeköpfen, Februar 2010 

 

Im Betrieb des Braunkohletagebaus werden große Erdmassen mit Bandanlagen transportiert. Die Schüttung von einem Band auf das nächste evtl. querlaufende Band erfolgt an Verschiebeköpfen, die über fest montierte Prallplatten das Fördergut präzise umleiten. Befinden sich im Fördergut große Findlinge dann treten an den Prallplatten große Impulseinträge auf, die zu einer Verschiebung des gesamten Bandes und einem unkontrollierten Materialübertrag mit Schieflauf des Folgebandes führen können. 

Im Rahmen der Arbeit werden modifizierte Lagerungskonzepte der Prallplatten untersucht, die die Stoßübertragung mindern. Eine drehbar gelagerte, Feder gestütze Variante wird konstruktiv ausgearbeitet. 

 

Diese Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit der RWE Power, Garzweiler. 

Harboe, Siri Johanna: Investigation of the Creation and Influence of Heat in Polishing, Master Thesis, Feb 2010 

 

Polishing is often the last step in the finishing process of glass lenses. The quality of surface shape and the polishing process are influenced by temperature. The scope of the thesis was to determine the generated heat and the temperature distribution in the components. Analytical theories for heat generation realized in Matlab and experimental measurements of surface temperature distribution using infrared camera have been used. A finite element model was created to investigate the coupled thermal-mechanical-fluid problem. For the mechanical and fluid effects analytical approximations are implemented and the thermal problem is solved in detail. 

 

The thesis is performed in cooperation with IPT Institute of Production Technology, Aachen 

David, Christoph: Aircraft components with uniaxial fibre-reinforce composites, Diploma Thesis, November 2009 

 

The objective of this diploma thesis is the analysis of structural strength of cockpit components of composite materials. A centre pedestal of the civil Airbus A350 is analysed and joint analysis is undertaken for the A400M from Airbus Military. With help of finite element analysis the centre pedestal was optimized successfully so that the structure has acceptable first natural frequency and structural weight. The joint are investigated with analytical and finite element methods and compared to test results 

 

The thesis is performed in co-operation with ST3D, Toulouse-Labège 

Bejaoui, Mohamed-Amin: Formflächen- und Wanddickenoptimierung eines PET-Flaschenbodens, Diplomarbeit, Oktober 2009 

 

PET-Flaschen unterliegen einem ständigen Optimierungsprozess zur Materialeinsparung aus ökonomischen und ökologischen Gesichtspunkten. 

Im Rahmen der Diplomarbeit werden Finite Elemente Simulationen zur Berechnung der Festigkeit und Verformung von Flaschen unter Innendruck durchgeführt und mit dem Programmsystem Ansys DesignXplorer ein Flaschenboden entwickelt, der eine Materialeinsatzreduzierung gegenüber konventionellen Flaschenbodengeometrien besitzt. Wandstärke, Geometrieparameter und Formparameter werden in die Optimierung einbezogen 

 

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit der Morphotec GmbH, Aachen. 

Kantawirja, Jeffry: Experimentelle Verfahren zur Ermittlung der Aufbaueigenfrequenzen eines PKW, Diplomarbeit, August 2009 

 

Bei der Entwicklung von Personenwagen ist ein wichtiger Aspekt der Fahrkomfort und besonders das Fahrverhalten hinsichtlich Vertikalbewegung, Nicken und Rollen. Ziel dieser Arbeit ist die experimentelle Bestimmung der Eigenfrequenzen. Zur Bestimmung der Eigenfrequenzen werden die Verfahren Gyrosystem/Kreiselsystem und Beschleunigungssensoren eingesetzt. Beide Verfahren liefern vergleichbare Ergebnisse, die den Zusammenhang zwischen Charakteristik der Federung, Beladung und Aufbaueigenfrequenz verdeutlichen 

 

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit FEV Motorentechnik GmbH, Aachen 

Bui, Kim Phuong: Numerische Berechnung der Fluid-Struktir-Interaktion für einen Stahlblech-Aluminiumdruckguss-Hybrid, Bachelorarbeit , August 2009 

 

Materialmischbauweisen wie zum Beispiel Stahl-Aluminium-Hybride erlangen besondere Bedeutung in Kraftfahrzeugen zur Reduzierung des Gewichts und zugleich der Produktionskosten. Der Kraftstoffverbrauch wird durch die Gewichtsreduzierung gesenkt. 

Für die Herstellung von Stahl-Aluminium-Hybride wird das Druckgussverfahren angewendet. Beim Druckgussverfahren entsteht durch die schnelle Gießgeschwindigkeit ein hoher Druck. Dieser Druck hat teilweise unerwünschte Blechverformungen zur Folge. Eine Vorhersage der Blechverformung wird mit FEM-Simulationen erzielt. 

Am Beispiel von realen Formschlussproben werden die Arbitrary-Lagrangian-Eulerian (ALE) und Fluid-Struktur-Interaktion (FSI) Methoden unter LS-Dyna angewendet. 

 

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit der Firma Imperia, Aachen 

Demir, Baris: Development of an Efficient Method for Application of HD Bearing Load Boundary Conditions for FEA Meshes, Master Thesis, August 2009 

 

This work is prepared to provide an efficient tool which creates main bearing loads caused by the cranktrain in a finite element model of an engine crankcase for the use in engineering services company, FEV Motorentechnik GmbH. For the crankcase structural analysis, these loads accomplishes the boundary conditions, thus the implementation of these loads plays an important role in the finite element modeling of the crankcases. The commercial finite element analysis software package Abaqus is being used at the mechanical simulation department of FEV Motorentechnik GmbH and, therefore, the tool is developed for the Abaqus scripting interface. The dynamic loads on the main bearing shells and corresponding film thicknesses are received from a multibody analysis which calculates the cranktrain dynamic loads on the main bearings. During the work, the tool and the model currently being used has been studied first. Then, to improve the accuracy of boundary conditions and overall quality of the tool, the dynamics of the thin film generation in the crankcase main bearings have been studied, and a more accurate approach, which depends on the so called Reynolds Equation is embedded into the tool.  After developing the tool for the mapping process, the same crankcase is analyzed by using two different approaches, the old approach which was sinusoidal projection approach and newly added one which is the solution of Reynolds Equation, and the results are depicted in the last part of the work. 

 

In Cooperation with FEV Motorentechnik GmbH, Aachen 

Pitz, Alexander: Adaption einer Prüfanlage für geklebte Rohre, Diplomarbeit, August 2009 

 

Im Rahmen des Projekts „Kleben von Stahlleitungsrohren“ wurden spezifische Prüfverfahren entwickelt, um Klebeverbindungen auf Fehler hin zu prüfen. Die Prüfung erfolgt mit dem elektromagnetischen und dem piezoelektrischen Ultraschallprüfverfahren. Ziel dieser Arbeit ist die Umkonstruierung und Erweiterung vorhandener Prüfstände, die ein punktweises Abscannen des Manschettenumfangs mit beiden Prüfverfahren ermöglichen. Dabei werden die speziellen Eigenschaften und Schwierigkeiten zur Umsetzung dieser Verfahren wie: die besonderen Bedingungen der starken magnetischen Kräfte beim elektromagnetischen Verfahren und die Handhabung des Koppelmittels Wasser bei der Piezotechnik analysiert und berücksichtigt. 

 

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit der Salzgitter Mannesmann Forschung GmbH, Duisburg. 

Foussier, Pascal: Finite Elemente Berechnung einer Flugzeugkabine in Faserverbundwerkstoff eines Airbus A320, Diplomarbeit, August 2009 

 

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Festigkeitsanalyse einer Flugzeugkabine eines A320 Privatflugzeugs aus Faserverbundwerkstoffen, unter der Verwendung der Finiten Elemente Methode (FEM). Mit dem Programm MSC PATRAN wird die komplette Kabine anhand von Schalenelemente modelliert und mit dem Solver MSC NASTRAN berechnet. Mit zahlreichen Lastfällen, die verschiedene Situationen während des Flugs simulieren, wird die Flugzeugkabine auf ihre Festigkeit überprüft. Zusätzlich wird die Festigkeit der Verbindungselemente, mit der die Kabine an der Primärstruktur des Flugzeugs befestigt ist, untersucht. 

 

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit ECM, Toulouse, Frankreich. 

Hermanns, Sascha: Nachweis von Kerbwirkungszahlen und Bauteilfestigkeiten gemäß FKM-Richtlinie mit der FE-Methode, Bachelorarbeit, August 2009 

 

Die FKM-Richtlinie unterscheidet zwischen dem Festigkeitsnachweis mit Nennspannungen und mit örtlichen Spannungen. Bei der Festigkeitsberechnung mit dem Nennspannungs­konzept er­folgt die Lebensdauerberechnung von Wellen über Kerbwir­kungszahlen. Im Rahmen der Abschlussarbeit sind Kerbwirkungszahlen für nicht standardisierte Kerbfälle mittels Finite-Elemente-Methode ermittelt worden. Basierend auf diesen Faktoren wurden Festigkeitsanalysen an verschiedenen Wellen durchgeführt. 

 

Volumenförmige Bauteile werden nach dem Konzept der örtlichen Span­nungen analysiert. Nach Ermittlung des vollständigen Spannungszustandes an der Oberfläche und im Bauteilinneren mittels FEM werden Festigkeitsanalysen gemäß FKM-Richtlinie an Getriebegehäusen durchgeführt. Auswirkungen der Netzart und ‑qualität auf die Ausgabegrößen wurden untersucht. 

 

Zur besseren Auswertung des Festigkeitsnachweises sind die Berechnungsalgorith­men der FKM-Richtlinie in Microsoft Excel abgebildet worden. 

 

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit der GIF mbH, Alsdorf. 

Corrales Magallanes, A.; Rodríguez Hernández, J. F.; Guerrero Lule, V. P.: Numerical simulation of an electromagnetic valve, project, July 2009 

 

In a coupled magnetic-structural finite element analysis the magnetic forces acting an a valve and the resulting motion of the valve is analysed. 

Uribe Valdivieso, F. J.;Alvarez Martínez, M. R.; Cerveró Gallart, L. M.: Inductive Heating, project, July 2009 

 

A cooking system with inductive heating device is analysed with coupled finite element analysis. The heat generation by electromagnetic induction is calculated in an harmonic analysis. For temperature change is determined in a transient thermal analysis. Bidirectional coupling is regarded. 

Mohd Najib, Ali Mokhtar; Davanlou, Ashkan; Sjarifuddin, Faisyal: Piezo Actuator for Active Damping, project, July 2009 

 

The vibration of thin structures is not desired in most cases. Adapting a piezo foils on the surface and applying a potential with proper frequency opposite bending effects can be created to cancel vibration. A small test device is investigated with FEA to analyse the behavior. 

Barnett, D.; Javanmardi, I.; Lee, S.: Bleeder Valve, project, July 2009 

 

A bleeder valve for pressure control of a blast furnace application is investigated. The pre-stressing force and stiffness of the bleeder spring is calculated. The pressure distribution on the bleeder cap is found by fluid dynamic analyses for different gap sizes. 

Kowalick, Kerstin: FEM analysis of a three phase asynchronous motor, project, July 2009 

 

The finite element model for an induction motor is build up. To reduce model size a small slice of finite thickness is used, i. e. boundary effects at top and bottom end of the rotor are neglected. 

Stopinski, Thomas: Entwicklung einer direkten akustischen Auswertemethode auf Basis einer flexiblen MKS Simulation, Diplomarbeit, Mai 2009 

 

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung einer direkten, akustischen Auswertemethode auf Basis einer MKS Simulation mit flexiblen Körpern. Die Motivation begründet sich in der Frage der Schnittführung zwischen MKS und FEM, die bei dem bisher angewendete Zwei-Schritt-Verfahren, auftritt. Die Auswertung, mit Hilfe der Impulsklangmethode, erfolgt über die Verrechnung der modalen Vektoren und der dazugehörigen modalen Koordinaten. Sie wird hier in den Programmen MatLab und PAK realisiert. Um den Datensatz weiter verringern zu können wird die Auswertung auf diskrete Auswerteknoten reduziert. Als Fazit lässt sich festhalten, das die direkte Methode eine Auswertung ohne Wechsel des Systems und mit erheblich geringerem zeitlichem Aufwand ermöglicht. 

 

Die Arbeit entstand in Zusammenhang mit FEV Motorentechnik GmbH, Aachen 

Drewanz, Achim: Biegeschwingungsdämpfendes Schwungrad, Diplomarbeit, April 2009 

 

Durch weiter steigende Leistungsanforderungen an heutige Verbrennungskraftmaschinen erhöhen sich auch deren Bauteilbelastungen. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Reduzierung von Biegeschwingungen auf der Schwungradseite der Kurbelwelle. Die systematische Lösungsentwicklung führt zu einem Zwei-Massen-Viskosedämpfer, der in das Schwungrad integriert ist. Konstruktiv wird das System zu einem Versuchträger ausgearbeitet, der die experimentelle Optimierung erlaubt. 

 

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit MTU, Friedrichshafen. 

Dai, Anyu: Adaption of a Combination of Shape and Parameter for Machine Tools, Masterarbeit, April 2009 

 

Mit Hilfe von Strukturoptimierungsverfahren kann die Leistungsfähigkeit mechanischer Systeme systematisch gesteigert werden. Im Rahmen der Arbeit ist ein Evolutionsalgorithmus programmiert und erfolgreich getestet worden. Als Anwendungsbeispiel konnte der Querträgers einer Portalfräsmaschine unter Beibehaltung seiner Steifigkeit im Gewicht reduziert werden. Der Algorithmus hat die Parameter Wandstärke, Rippenanzahl und -lage sowie die Kontur von Aussparungen variiert. 

 

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit dem Werkzeugmaschinenlabor der RWTH Aachen. 

Dongmo Tapigué, Dany: Automatische Impaktor-Positionierung für FE-Simulationen zum Fußgängerschutz, Diplomarbeit, April 2009 

 

Die Untersuchung des Fussgängerschutzes bei der Kollision Fahrzeug – Fussgänger wird in der Fahrzeugentwicklung vorrangig mittels Finite Elemente Simulationen durchgeführt. Ein Impaktor, der dem Kopf des Fussgängers grob nachgebildet ist, wird unter Standardbedingungen mit dem Fahrzeug zur Kollision gebracht. Für jede zu untersuchende Auftreffsituation muss bisher der Impaktor manuell positioniert werden, was bei der erforderlichen Genauigkeit zeitaufwändig ist. Im Rahmen der Diplomarbeit ist ein Unix-Shell-Skript erstellt worden, mit dem der Berechnungsingenieur automatisiert in einem Arbeitsgang die FE-Eingabedaten für alle gewünschten Auftreffpunkte generiert. Der Algorithmus stellt eine sehr genaue und kollisionsfreie Positionierung unmittelbar vor der Oberfläche sicher. 

 

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit P+Z Engineering, Stuttgart. 

Neupert, K.; Offermanns, P.; Henke, A.: Analyse eines thermisch hochbelasteten Düsenkastens, Bachelorprojekt, März 2009 

 

In Bandschwebeöfen werden Blechbänder bei Temperaturen von 800 ⁰C mit Gas zur Wärmebehandlung beaufschlagt. Die Gasführung erfolgt in Düsenkästen, die als geschweißte Blechkonstruktionen ausgeführt sind. Die Langzeitbeanspruchung der Düsenkästen unter Eigengewicht, Innendruck und Temperatur wird unter Berücksichtigung des Kriechverhaltens mit Hilfe der Finite Elemente Methode berechnet. 

 

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit der WSP GmbH, Aachen. 

Klein, F.; Willerding, F.; Arkenberg, N.: Maschinenakustik, Bachelorprojekt, März 2009 

 

Der Schallabstrahlung technischer Anlagen kann bereits im Konstruktionsstadium positiv beeinflusst werden. Dazu braucht der Konstrukteur ein Berechnungs- und Auswertewerkzeug, mit dem nicht nur die gesamte abgestrahlte Schallleistung sondern insbesondere auch der Anteil einzelner Baugruppen an der Schallleistung ermittelt werden kann. Ausgehend von den Ergebnissen einer harmonischen Finite Elemente Berechnung ist für das FE-Programm  ANSYS ein APDL-basiertes Makro erstellt worden, das die abgestrahlte Schallleistung  auf der Strukturoberfläche farbgrafisch darstellt. Ein zweites Makro erlaubt die Ermittlung der Schallleistung auf Basis einer Modalanalyse. 

Joshi, Harshal: Determination of crash specific material values for a honeycomb material, Masterarbeit, März 2009 

 

Das Bestreben, im Fahrzeugbau Gewicht einzusparen, führt zum Einsatz von Sandwichmaterialen mit Wabenaufbau. Bei der Berechnung des Spannungs- und Verformungsverhaltens dieser Bauteile mittels Finite Elemente Verfahren wird ein anisotropes, homogenes Ersatzmaterial verwendet. Für den speziellen Dachaufbau eines Pkw aus diesem Sandwichmaterial werden basierend auf Experimenten die Materialparameter angepasst. Eine Verfikation des Materialmodells erfolgt durch den Vergleich der Deformationen aus Experiment und Berechnung für die Lastfälle Eigengewicht, Schneelast, Windlast, Crash. 

 

Die Arbeit wurde in Zusammenarbeit mit der Firma MAKROSS, München erstellt. 

Bui, K. P.; Heidenreich, Ch.; Hermanns, S.: Dynamische Analyse einer Kurbelwelle, Bachelorprojekt, Februar 2009 

 

Kurbelwellen sind dynamisch hochbeanspruchte Bauteile. Die dynamische Anregung durch Gas- und Massenkräfte führt zu Torsionsschwingungen, die aufgrund der Kröpfungen mit Biegeschwingungen und Belastung der Radiallager gekoppelt sind. Spannungsspitzen werden durch das dynamische Überschwingen und durch Kerbwirkung im Übergangsbereich Wange-Zapfen hervorgerufen. Im Rahmen des Projektes werden für die Kurbelwelle eines Vierzylinder-Reihenmotors Eigenfrequenzen, Eigenformen und Formfaktoren zur Berücksichtigung der Kerbwirkung ermittelt. An einem 7-FG-Ersatzmodell, das Schwungmasse und Schwingungstilger einbezieht, wird eine harmonische Analyse für Gas- und Massenkräfte für den gesamten Drehzahlbereich durchgeführt und die maximale Beanspruchung ermittelt. 

Sprenger, Mathias: Validierung und Optimierung des Kopfaufschlags nach EuroNCAP Protokoll auf die Windschutzscheibe eines PKW, Diplomarbeit, Dezember 2008 

 

Die Reduktion der Verletzungsschwere eines mit dem Kopf auf die Windschutzscheibe eines Personenkraftwagens prallenden Fußgängers ist Ziel dieser Arbeit. Es werden konstruktiv umgesetzte Vorschläge für eine Modifikation der Instrumententafel mit dem Finite-Elemente-Solver Radioss berechnet und der Einfluss auf den HIC-Wert ermittelt. Aus den gewonnenen Ergebnissen werden weiterführende Vorschläge erarbeitet. 

Ein weiteres Ziel ist die Erstellung eines Finite-Elemente-Modells für Verbundsicherheitsglasscheiben, mit dem die komplexen nichtlinearen Brucheigenschaften simuliert werden können. Das vorgestellte Modell verwendet ein Schalenelement mit Sandwich Properties. Dies ermöglicht die Kombination der Eigenschaften der einzelnen Lagen in einem Schalenelement. Für die Glaslagen kann ein sprödes Versagen mittels forming-limit-diagram definiert werden. Möglichkeiten und Schwachstellen des Modells werden diskutiert 

 

Die Arbeit wurde in Zusammenarbeit mit der Firma Bertrandt, Köln erstellt. 

De Brouwer, Benno: Simulation der Folienverstreckung beim Tiefziehen für das Folienhinterspritzen, Diplomarbeit, Sep. 2008 

 

Folienhinterspritzte Bauteile werden hergestellt, indem eine Folie bedruckt, verformt und mit Kunststoffen hinterspritzt wird. Durch die Verformung der Folie entsteht eine ungleichmäßige Verzerrung des Print-Musters. Um ein unverzerrtes Muster auf einem Bauteil zu erhalten, muss das Print-Muster zuvor verzerrt auf die Folie aufgebracht werden. Die Ermittlung des Folien-Print-Musters erfolgt meist durch das Trial-and-Error-Verfahren. 

Die Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Grundlagenanalyse für die Entwicklung eines CAE-Programms, das das verzerrte Folien-Printmuster ermittelt. Die Berechnung des Print-Musters soll durch die Verknüpfung einer Simulation mit einem Re-Engineering-Prozess erfolgen. 

 

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit der M.TEC GmbH, Herzogenrath 

Foussier, Pascal: Finite Elemente Berechnung eines Hebezeugs mit Code Aster, Studienarbeit, Aug. 2008 

 

Basierend auf einem CAD-Modell wird in der Entwicklungsumgebung CAELINUX ein Finite Elemente Modell für ein Hebezeug erstellt und berechnet. Balken, Schalen und Volumenelemente werden gekoppelt. Die Berechnung wird mit dem FE-Programm Code Aster durchgeführt und das Postprozessing erfolgt mit dem integrierten Pre-/Postprozessor Salomé. 

Epp, Jakob: Entwicklung eines Excel-basierten Tools zur Berechnung und grafischen Darstellung von Spannungsverteilungen in geradlinig berandeten Querschnitten, Studienarbeit, Aug. 2008 

 

Für beliebig berandete Querschnitte werden die Flächenmomente und die Normalspannungsverteilung berechnet. Die Schubspannungsverteilung infolge Querkraft wird näherungsweise bestimmt. Alle Spannungsgrößen können Benutzer-definiert farbgrafisch dargestellt werden. 

Fric, Christian-Gorast: Modale Synthese von zwei Torsionsschwingerketten, Studienarbeit, Juli 2008 

 

Für eine Torsionsschwingerkette, mit der das Schwingungsverhalten eines Antriebsstranges berechnet werden kann, sind die Eigenfrequenzen und Eigenformen wichtig. Mit dem in Excel erstellten Berechnungsprogramm können aus den Eigenfrequenzen und Eigenformen von Teilsystemen, die Eigenfrequenzen und Eigenformen des Gesamtsystems berechnet werden. Bei der modalen Synthese wählt der User aufgrund des ihn interessierenden Frequenzbereichs die Anzahl der zuberücksichtigenden Eigenformen.  

Guarin Castro, Jaime Andres: Determination of Electrical Machine Comfort Improving Active Control Applications in a Hybrid Drive Train, Masterarbeit, Apr. 2008 

 

Für ein Fahrzeug mit hybridem Antrieb aus Verbrennungsmotor und Elektromotor wird das Schwingungsverhalten des Antriebsstranges untersucht. Dazu wird in Matlab/Simulink ein Schwingungsmodell mit allen relevanten Komponenten des Antriebsstranges erstellt und mit anderen Berechnungen und Experimenten abgeglichen. Das Starten des Verbrennungsmotor und Möglichkeiten der aktiven Beeinflussung der dabei entstehenden Schwingungen mittels des elektrischen Antriebs werden untersucht. Des Weiteren werden die Schwingungen beim  Anfahren mit rein elektrischem Antrieb berechnet. 

 

 

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit der Daimler AG, Stuttgart 

Patel, Jayendra: Process Definition for Vehicle Mass Reduction Using Multidisciplinary Optimization, Masterarbeit, Apr. 2008 

 

Die Optimierung technischer Strukturen unter Einhalten von Restriktionen stellt für Ingenieure eine fortwährende Herausforderung dar. Im Rahmen der Arbeit werden für unterschiedliche Optimierungsverfahren die Einzelschritte des Optimierungsprozesses eines Fahrzeugs beschrieben. Lokale und globale Optimierungsverfahren werden betrachtet und Anforderungen hinsichtlich Crashverhalten, Dauerfestigkeit und NVH gleichzeitig einbezogen. Am Beispiel einer Fahrzeugtür wird durch die beschriebene systematische Vorgehensweise eine Gewichtsreduktion von ca. 7% erzielt 

 

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit der Firma EDAG, Fulda 

Mrazek, Wit: Automatische Generierung mechatronischer Simulationsmodelle für Standardberechnungen von Schließsystemen, Diplomarbeit, Jan. 2008 

 

Die Automobilindustrie setzt auf den Einsatz der ”virtuellen Produktentwicklung“, um schon in frühen Konzept- und Konstruktionsphasen genauere Aussagen über die späteren Produkteigenschaften machen zu können. Hinsichtlich dieser Entwicklung wurde die Generierung von Simulationsmodellen einerseits durch eine definierte Schnittstelle, die Geometrie- und Kenndaten auf Basis von parametrisierten CAD-Entwürfen in das Mehrkörpersystem-Simulationsprogramm MSC.ADAMS/View überführt und andererseits durch die Unterstützung der Makroprogrammierung realisiert, um Standardberechnungen bzgl. Schließsystemen automatisiert durchführen zu können. 

 

Die Arbeit wurde in Zusammenarbeit mit der Firma Brose Schließsysteme, Wuppertal erstellt. 

Körner, Andreas: Konstruktion und Montage eines Prüfstandes zur Kennfeldmessung von Lichtmaschinen, Studienarbeit, Dez. 2007 

 

Ein bestehender Prüfstand wird umkonstruiert, um Lichtmaschinen im Drehzahlbereich zwischen 800 und 6000 U/min antreiben zu können. 

Ufacik, Cahit: Development of a simulation model of a passenger car suspension with semi-active controlled damper, Masterarbeit, Okt. 2007 

 

Semi-aktiv geregelte Fahrwerke werden in den letzten Jahren sowohl in mehreren theoretischen als auch praktischen Projekten in der Automobilbranche benutzt, um einen höheren Fahrkomfort zu erreichen. Das Konzept wird in dieser Arbeit implementiert, indem eine Schnittstelle bzw. Co-Simulation zwischen dem Gesamtfahrzeugmodell in Adams/Car und dem Regler in Simulink aufgebaut wird, damit die Dämpfer gegen Straßenanregung kontinuierlich und individuell gesteuert werden können. Simulationen werden durchgeführt und die Vorteile von semi-aktiven Fahrwerken im Vergleich zu den passiven werden bestätigt. 

 

Die Arbeit wurde in Zusammenarbeit mit der Firma FEV Motorentechnik, Alsdorf erstellt. 

Dinger, Georg: FE-Analyse von DLC-Beschichtungen und experimentelle Verifikation an tribologischen Modellversuchen, Diplomarbeit, Okt. 2007 

 

Modellversuche mit einfachen DLC-beschichteten Probekörpern ermöglichen im Vorfeld zeit- und kostenintensiver Bauteil-/Erzeugnistests eine Vorselektion der Werkstoffe und Schichten. Mit diesen Prüfungen wird angestrebt, die Verschleißvorgänge im Kontaktbereich am realen Bauteil zu simulieren. Im Rahmen der Diplomarbeit werden neue Erkenntnisse über die Versagensmechanismen von DLC-Beschichtungen im ungeschmierten Gleitverschleiß gewonnen und so durch einen ganzheitlichen Ansatz die Schichtentwicklung verbessert. Für diesen ganzheitlichen Ansatz werden FE-Simulation und Experimente miteinander verbunden. 

 

Die Arbeit wurde in Zusammenarbeit mit der Firma Bosch Rexroth, Elchingen erstellt. 

Metzner, Norman: Entwicklung und Optimierung eines Finite-Elemente-Sicherheitsgurtmodells aus Schalenelementen, Diplomarbeit, Okt. 2007 

 

In der erstellten Arbeit wird ein 2D-Sicherheitsgurtmodell aus Schalenelementen mit nicht-linearem Materialverhalten im Finite-Elemente-Code LS-DYNA entwickelt. Damit ist es möglich ein verlässliches Modell aufzubauen, das für festigkeitsrelevante Tests der Karosserie gleiche Ergebnisse liefert wie die bisherige 1D-Modellierung mit Stabelementen. Verbesserungen ergeben sich für die Simulation von Submarining (das Wegrutchen des Dummies unter dem Gurt), da eine detailliertere Modellierung des Kontaktes zwischen und Gurt und Dummy möglich ist. 

Die Materialdaten des implementierten Gurtmodells werden im Zugversuch abgeglichen. Darüber hinaus werden zwei Systemanalysen durchgeführt. Dabei handelt es sich um einen quasistatischen Gurtzugtest nach ECE-R14 mit Body Blocks und einen dynamischen Schlittentest mit Dummies. Neben den Festigkeiten von Sitz- sowie Gurtanbindungspunkten der Karosserie können das Dummy-Verhalten sowie die Interaktion Dummy Gurt besser beschrieben und ausgewertet werden. 

 

Die Arbeit wurde bei der Firma Bertrandt in Zusammenarbeit mit der Firma Ford, Köln erstellt 

Arslan, Tuncay: Development of a High Performance Composite Flow Controlo Valve, Diplomarbeit, Aug. 2007 

 

Ein Hochleistungsklappenventil wird neu entwickelt, um die sichere Anwendung bei höherem Druck zu gewährleiten. Die Auswahl fortschrittlicher und hoch korrosionsresistenter Materialien kombiniert mit einer Finite-Elemente optimierten Struktur führt zu einer viel versprechenden Lösung, die den hohen Sicherheitsanforderungen der chemischen und insbesondere petrochemischen Industrie genügen kann. 

 

Die Arbeit wurde in Zusammenarbeit mit der Firma Advanced Valve Technologies, Broadstairs GB erstellt. 

De Brouwer, Benno; Nießen, Volker: Installation und Anpassung einer FEM-Umgebung unter Linux, Studienarbeit, Aug. 2007 

 

Zum Datenaustausch zwischen dem Preprozessor Salomé und dem Finite Elemente Programm NIKE3D wird ein Schnittstellenprogramm erstellt. Das Programm wird in der Plattform-unabhängigen Programmiersprache python geschrieben. 

Adler, Michael: Ermittlung der Knicklast für Balken mit Querschnittssprüngen und Zwischenlagern, Studienarbeit, Aug. 2007 

 

Für schlanke druckbelastete Bauteile mit Querschnittsunstetigkeiten, wie sie bei Hydraulikzylindern auftreten, wird ein Programm zur Berechnung der Knicklast erstellt. Die Eulersche Knicklast wird aus der Differentialgleichung 4. Ordnung der Biegelinie bestimmt. 

Wolf, Johannes: Konstruktion, Entwicklung und Fertigung eines adaptiven, vorspannungsvariablen Linearführungssystems, Diplomarbeit, Juni 2007 

 

Bei Werkzeugmaschinen können sich aufgrund zu geringer Maschinensteifigkeit und Dämpfung infolge von Prozesskräften Schwingungen aufbauen, infolge derer es zu unerwünschten Relativbewegungen zwischen Werkzeug und Werkstück kommt. Das Versteifen und Verbessern der Dämpfungseigenschaften von Koppelelemente wie z. B. Rollenumlaufeinheiten (RUE) stellt daher eine sinnvolle Anforderung dar. In Rahmen der vorliegenden Arbeit wird das Serienmodell einer RUE so modifiziert, dass es in der Vorspannung variabel einstellbar ist. Durch experimentelle Untersuchungen und Simulationen nach der Methode der Finiten Elemente wird gezeigt, dass sich der Prototyp versteifen lässt. Zur Untersuchung der Dämpfungseigenschaften des Prototyps wird ein Dynamikprüfstand konstruiert. 

 

Die Arbeit wurde in Zusammenarbeit mit dem Werkzeugmaschinenlabor der RWTH-Aachen erstellt. 

Thoenes, Frank: Vergleichende Untersuchungen von Methoden zur Reduzierung dynamischer Spitzenlasten im Zahnriementrieb, Diplomarbeit, März 2007 

 

Im Steuertrieb eines Kraftfahrzeuges treten hochdynamische Spitzenlasten auf. Seit geraumer Zeit ist man darum bemüht verschiedene Methoden zu finden, mit Hilfe derer man in der Lage ist diese zu reduzieren. Die Messungen, die im Rahmen der Diplomarbeit getätigt wurden, wurden an einem geschleppten Motorprüfstand durchgeführt. Die Bestandteile des Riementriebs, die im Rahmen dieser Diplomarbeit variiert wurden sind: 

• der Riemen 
• der Spanner 
• das Massenträgheitsmoment des Nockenwellenrades.

Diese Diplomarbeit verfolgte das Ziel, Tendenzen zu finden, wodurch die dynamischen Spitzenlasten im Steuertrieb reduziert werden konnten. Der Aspekt der Lebensdauer einzelner Komponenten blieb außen vor. In Abhängigkeit der Messergebnisse wurden Empfehlungen ausgesprochen, die diese Art von Lasten reduzieren können. 

 

Die Arbeit wurde in Zusammenarbeit mit der Firma Gates, Aachen erstellt. 

Griepenstroh, Sebastian: FE-Analyse zur Innnenkühlung einer Ventilatorwelle, Studienarbeit, Feb. 2007 

 

Im FE-Programm Ansys werden Temperaturfeldberechnungen zur Innenkühlung einer Welle mit zwei unterschiedlichen Simulationsmodellen durchgeführt. In Modell 1 werden Welle und Gas abgebildet und in einer gekoppelten thermo-fluid Berechnung gelöst. In Modell 2 wird das Gas durch eine idealisierte Fadenströmung abgebildet und der Wärmeübergang über Konvektionsrandbedingungen realisiert. 

Schweig, Pierre: Mechanismensimulation in Pro/Engineer Mechanisms, Studienarbeit, Feb. 2007 

 

Für gleichförmig und ungleichförmig übersetzende Getriebetypen werden in ProE Simulationsmodelle erstellt und die Berechnungs- und Ausgabemöglichkeiten dargestellt. 

Alipas, Sebastian; Neuhausen, Markus: 3D-Biege- und Torsionsanalyse mehrfach gelagerter Wellen – Visual Basic Programmierung mit graphischer Ausgabe in Excel, Studienarbeit, Jan. 2007 

 

Basierend auf einem Berechnungstool für Biegung um eine Achse bei mehrfachgelagerten Wellen wird eine Erweiterung auf räumliche Probleme einschließlich Torsion durchgeführt und eine Verbesserung der Ein-/Ausgabe geschaffen. Alle Schnittgrößen, Durchbiegungen, Biege- und Verdrehwinkel werden bestimmt. 

Rodriguez, Juan Carlos: Coupling of a NC Simulator with Multibody Models of a High Dynamic Milling Machine, Masterarbeit, Dez. 2006 

 

Ein rampen- und ein kreisförmiger Bewegungszyklus des TCP einer hochdynamischen Fräsmaschine mit Parallelkinematik werden in einer realen Steuerung entwickelt, die als Simulator arbeitet. Diese simulierten Verfahrzyklen werden mit dem Modell der Antriebsregelung der Maschine gekoppelt. Danach werden ein starres und ein flexibles Mehrkörpermodell der Maschine in MSC.ADAMS aufgebaut. Beide Modellvarianten werden über eine Schnittstelle mit den Modellen der Antriebsregelkreise in MatLab/Simulink gekoppelt. Eine Simulation der Verfahrzyklen wird für die starren und die flexiblen Mehrkörpermodelle mit der aufgebauten Simulationsumgebung durchgeführt. Die Ergebnisse beider Simulationen werden verglichen, um das Verhalten zu analysieren. 

 

Die Arbeit wurde in Zusammenarbeit mit dem WZL der RWTH Aachen erstellt. 

Mevissen, Frank: Dehnungsanalyse des Leitschaufelträgers einer Gasturbine nach der Finite-Element-Methode, Diplomarbeit, Nov. 2006 

 

Um den Wirkungsgrad einer Gasturbine zu erhöhen, ist man bemüht, das Radialspiel zwischen Laufrad und Laufraddichtung möglichst gering zu halten. Die zu untersuchende Baugruppe ist der Leitschaufelträger in der Hochdruckturbine, die direkt hinter der Brennkammer angeordnet ist. Hierin rotieren die beiden Turbinenlaufräder. 

Die Wärmeaufbringung erfolgt durch die Anordnung der Brennkammern asymmetrisch, wodurch sich über den Umfang unterschiedliche Temperaturverteilungen ergeben. Aus den daraus resultierenden Radialdehnungen des Leitschaufelträgers soll dann das verbleibende Spiel zu den Turbinenlaufrädern bestimmt werden. 

Diese Diplomarbeit verfolgt nachstehende Ziele: 

• Spannungs- und Dehnungsanalyse des Leitschaufelträgers der Hochdruckturbine
• Untersuchung des Radialspiels zwischen den Turbinenlaufrädern und den Laufraddichtungen bei homogener und inhomogener Temperaturverteilung
• Spannungsberechnung einer Kühlluftbohrung im Leitschaufelträger

 

Die Arbeit wurde in Zusammenarbeit mit der MAN TURBO AG, Oberhausen erstellt. 

Chahine, Claire: Finite Element Analysis of ExoMars and Move wheels, Diplomarbeit, Nov. 2006 

 

Diese Arbeit befasst sich im Rahmen der Forschung an zwei Rovern (ExoMars Rover und Move rover) für experimentelle unbemannte Missionen mit der Finite Elemente Analyse der flexiblen Räder der Fahrzeuge. Die Verformungen der Räder werden in der Simulation ermittelt und diese Ergebnisse werden mit zuvor durchgeführten Prototyptests verglichen. 

 

Die Arbeit wurde in Zusammenarbeit mit dem DLR, Köln erstellt. 

Schmölders, Bernd: Harmonische Analyse eines linearen Mehrfreiheitsgradschwingers, Studienarbeit, Apr. 2006 

 

Ein Visual Basic basiertes Berechnungsprogramm zur Bestimmung der Eigenfrequenzen und Eigenformen eines linearen Schwingungssystems mit n Freiheitsgraden wird um eine harmonische Analyse erweitert. Die Ausgabe der Amplituden-Frequenzgänge erfolgt in Excel. 

Piotrzkowski, Agnes: Erstellung eines Programms in Excel zur Berechnung der Biegelinie mittels Differentialgleichung, Studienarbeit, Apr. 2006 

 

Aus der Biegeliniendifferentialgleichung 4. Ordnung wird durch Integration die Biegelinie für ebene Probleme gewonnen und den Rand- und Übergangsbedingungen einer mehrfachen Lagerung sowie Querschnittssprüngen angepasst. Ein-/Ausgabe erfolgen im Excel. 

Pautner, Bianca: Erstellung eines Programms in Excel zur Berechnung der Biegelinie mittels Castigliano, Studienarbeit, Apr. 2006 

 

Aus dem Energieverfahren nach Castigliano wird für eine mehrfach gelagerte und abgesetzte Welle mit Linien- und Einzellasten (ebenes Problem) die Biegelinie punktweise gewonnen. Das Programm ist in Excel integriert. 

Chahine, C.; Diawara, S.; Giboire, N.; Kahn, T.; Stephan, G.: Finite Elemente Berechnungen mit CODE-ASTER, Studienarbeit, Feb. 2006 

 

Das Finite Elemente Programm Code-Aster wird unter Windows und Linux installiert. Ein deutschsprachiges Benutzerhandbuch wird erstellt und anhand verschiedener Berechnungsbeispiele werden Modellerstellung, Berechnung und Ergebnisdarstellung erläutert. 

Guerrero, Domingo: FE-Simulation der Schweinwerferdynamik, Diplomarbeit, Jan. 2006 

 

Die im Betrieb eines Scheinwerfersystems auftretenden Schwingungen verursachen ein unerwünschtes Lichtzittern. Zur Identifizierung dieses mechanischen Phänomens werden messtechnische Untersuchungen auf Schwingprüfanlagen durchgeführt. Rechnermodelle auf der Basis der Finite-Elemente-Methode (FEM) unterstützen die Ermittlung des dynamischen Verhaltens im frühen Entwicklungsstadium. Dabei ist die Berücksichtigung der Mechanismen zur Energiedissipation wichtig. 

Die messtechnische Ermittlung des Elastizitätsmoduls und des Dämpfungsgrades von in Scheinwerfern häufig anzutreffenden Kunststoffen kann durch FE-Simulationen getreu nachgebildet werden. Auch die trockene Reibung in Kugelgelenkverbindungen kann mittels FEM zuverlässig simuliert werden. Die neuen Werkstoffkennwerte werden bei der Simulation des Scheinwerfers VW-Passat B6 eingesetzt. 

Die FE-Simulationen der Scheinwerferdynamik werden mit Hilfe zweier unterschiedlicher Berechnungsalgorithmen durchgeführt. Zum Teil ist für die FE-Simulation eine Anpassung der Werkstoffparameter bezüglich des Dämpfungsgrades notwendig. Die Ergebnisse werden Messdaten gegenübergestellt und stellen die Komplexität bei der Simulation von Mehrkörpersystemen dar. 

 

Die Arbeit wurde in Zusammenarbeit mit der Hella KGaA Hueck & Co., Lippstadt erstellt. 

Metzner, Norman: Ebene Biegung mehrfach gelagerter Wellen mittels Übertragungsmatrizen, Studienarbeit, Jan. 2006 

 

Ein Visual Basic Programm zur Berechnung der Schnittgrößen und Verformungen einer mehrfach gelagerten Welle für ebene Biegung wird nach den Verfahren der Übertragungsmatrizen erstellt. Ein- und Ausgabe werden über Excel realisiert. 

Parupally, Satheesh Babu: Examination of Road-Friendly Suspension systems for Trucks, Masterarbeit, Dez. 2005 

 

Das Ziel dieser Master-Arbeit ist, einen LKW-Auflieger zu optimieren, damit er die australischen Anforderungen für eine straßenfreundliche Radaufhängung erfüllt. Mit Hilfe von MATLAB/Simulink soll das nichtlineare Verhalten des Feder-Dämpfersystems untersucht werden. 

Im ersten Schritt werden die mathematischen Gleichungen hergeleitet, die das kinematische und dynamische Systemverhalten beschreiben. Die hergeleiteten Gleichungen werden in MATLAB/Simulink implementiert und durch Testrechnungen überprüft. Das nichtlineare Verhalten des Dämpfers und der Luftfeder werden diskutiert. 

Im zweiten Schritt wird der LKW-Auflieger verbessert, um die australische Norm zu erfüllen. Die Anforderungen werden durch eine neue Dämpfercharakteristik und eine Veränderung der Dämpferposition erfüllt. 

 

Die Arbeit wurde in Zusammenarbeit mit BPW Bergische Achsen, Wiehl erstellt. 

Boisvilliers, Gaelle de: Thermo-mechanische 3D-Analysen von Raketenbrennkammerwänden, Diplomarbeit, Okt. 2005 

 

Im Rahmen dieser Diplomarbeit werden thermo-mechanische Finite-Elemente Analysen von Raketenbrennkammerwänden während des Belastungszyklus Vorkühlen-Heißlauf-Nachkühlen-Ruhezustand durchgeführt. Der engste Querschnitt der Brennkammer, der Düsenhals, ist mittels 2D- und Quasi-2D-Modelle untersucht worden. Diese Analysen wurden mit 2 Annahmen durchgeführt: ebener und verallgemeinerter ebener Verzerrungszustand. 

Auch ein 3D-Modell, der Brennkammer vom Düsenhals bis zur Injektorstelle ist erstellt und untersucht worden. Unter anderem sind die Verformungen und die Spannungen der Brennkammerwände ermittelt worden. Anschließend ist die Lebensdauer für jedes Modell berechnet und verglichen worden. 

 

Die Arbeit wurde in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Lampoldshausen erstellt. 

Soundararajan, Yoganand: Development of a non-linear finite element program for piezo stack actuators, Masterarbeit, Aug. 2005 

 

Das Ziel dieser Arbeit ist, das Finite Elemente Programm NIKE3D für nichtlineares Materialverhalten (Hysterese) piezokeramischer Aktuatoren aufgrund eines phänomenologischen Materialmodells zu modifizieren. 

Im ersten Teil der Arbeit wird das FE-Programm für eindimensionale und dreidimensinale Modelle modifiziert und neue Unterprogramme werden programmiert. Das entwickelte FE-Programm wird anhand der Simulation des einzelnen Elementes verifiziert. Die Modellantwort unter verschiedenen Belastungsbedingungen wird diskutiert und das nichtlineare Verhalten wie dielektrische Hysterese, Schmetterlingshysterese und ferroelastische Hysterese werden dargestellt und überprüft. 

Im zweiten Teil werden die Modellierung und die Simulation des vorgespannten Piezostapelaktuators unter elektromechanischer Belastung mit dem entwickelten FE-Programm durchgeführt. Die nichtlinearen Modellantworten werden dargestellt und  diskutiert. 

 

Die Arbeit wurde in Zusammenarbeit mit der VEMAC GmbH&Co. KG, Aachen erstellt. 

Schwabe, Johannes: Messtechnische Untersuchung des Betriebsverhaltens von hubumschaltbaren Schlepphebeln, Diplomarbeit, Aug. 2005 

 

Das TSL System der Firma Meta zur variablen Steuerung des Ladungswechsels von Verbrennungsmotoren wird messtechnisch untersucht. Im Mittelpunkt der Arbeit stehen die Durchführung, Auswertung, Analyse und Verifizierung verschiedener Versuche, in denen das kinematische und dynamische Verhalten des Ventiltriebs sowie das Verhalten beim Schalten erkennbar werden. 

 

Die Arbeit wurde in Zusammenarbeit mit der Meta Motoren- und Energie-Technik GmbH, Herzogenrath erstellt. 

Brunnberg, Thomas: Akustikuntersuchung an einem Labor-Dreieck-Kettentrieb zur Erstellung von Konstruktionsrichtlinien, Diplomarbeit, Aug. 2005 

 

Im Rahmen dieser Arbeit werden Grundsatzuntersuchungen zur Akustik an Dreieck-Kettentrieben durchgeführt. Dazu ist ein Prüfstand aufgebaut worden, an dem Achsabstände, Kettenlängen, Kettenräder und Kettenführungen variiert werden können. Anhand der Versuchsergebnisse sind Konstruktionsrichtlinien erstellt worden, die es erlauben, Dreieck-Kettentriebe akustisch ideal auszulegen und zu konstruieren und die  Maßnahmen zur Bekämpfung von Geräuschproblemen an bestehenden Kettentrieben aufzeigen. 

 

Die Arbeit wurde in Zusammenarbeit mit der Audi AG, Neckarsulm erstellt. 

Buzga, Sebastian: FE-Analyse keramischer Ventilatoren, Diplomarbeit, Aug. 2005 

 

Für bereits bestehende Konstruktionen zweier Ventialtorentypen werden FEM - Analysen durchgeführt mit dem Ziel, die Ausgangskonstruktion spannungs-technisch zu optimieren. Durch diverse Neukonstruktionen bzw. Parameter-untersuchungen kann eine deutliche Reduzierungen der Spannungen erreicht werden. 

 

Die Arbeit wurde in Zusammenarbeit mit der WSP GmbH, Aachen erstellt. 

Wessels, Frank: Berechnungsprogramm für Getriebeschwingen, Diplomarbeit, Okt. 2004 

 

Zur Auslegung von Getriebeschwingen der Firma Flender wird ein Berechnungsprogramm in MS Excel erstellt. Grundlage der Berechnung ist die klassische Mechanik. Als Ergebnisse werden Spannungen, Verformungen, Schwerpunkte, Winkelversätze an den Kupplungen für den Betriebslastfall und den Lastfall Transport berechnet und ausgegeben. Eine Überprüfung der Berechnungen erfolgte für einige Beispiele mittels FE-Analyse. 

 

Die Arbeit wurde in Zusammenarbeit mit der Flender AG, Bocholt erstellt.

Weinand, Gert: Implementation des Schädigungsmodells von Rousselier zur Vorhersage von Schädigungen infolge großer duktiler Verformungen mit dem Finite Elemente Programm ABAQUS, Studienarbeit, 2004 

Die Arbeit wurde am Institut für Allgemeine Mechanik der RWTH Aachen erstellt.

Loh, Matthias: Simulation der Dynamik eines Ventiltriebs durch eine FE-Analyse, Diplomarbeit, Mai 2004 

Ventiltriebe von Verbrennungsmotoren werden üblicherweise als gedämpftes Mehrmassen-Schwingungssystem oder in MKS-Programmen berechnet. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein FE-Modell für die Simulation des dynamischen Verhaltens eines Ventiltriebs erstellt und die Ergebnisse der Simulation mit Messungen aus einem Prüfstandsversuch verglichen. Für die Berechnung wurde das Programm ANSYS verwendet. Abgebildet wurden die Nockenkontur sowie Hebel und Ventil. Die Ergebnisse, für Ventilbewegung und Kontaktkräfte, zeigen eine gute Übereinstimmung zwischen FE-Analyse und Versuchsergebnissen.

 

Die Arbeit wurde in Zusammenarbeit mit der Meta Motoren- und Energie-Technik GmbH, Herzogenrath erstellt.

Reinartz, Clemens: Berechnung eines Personenimpacts auf eine Pkw-Motorhaube, Diplomarbeit, Okt. 2003 

In dieser Arbeit wird eine Finite Elemente Simulation eines Kopfaufpralls auf eine Ford Focus Motorhaube durchgeführt. Die Berechnung erfolgt in Anlehnung an die Prüfverfahren, welche die Working Group 17 des European Enhanced Vehicle-Safety Committees für die Beurteilung der Fußgängersicherheit von Personenkraftwagen empfiehlt. Dabei wird zunächst eine Schnittstelle eingerichtet, die es ermöglicht, ein mit dem Preprozessor HyperMesh generiertes FE-Modell zum Solver Dyna3D zu übertragen. Des Weiteren wird ein Auswerteprogramm erstellt, das die Ergebnisse der Berechnung visualisiert. Das FE-Modell eines Kopf-Impaktors wird entwickelt und gemäß EEVC WG17 zertifiziert. Aus CAD-Konstruktionsdaten werden ein FE-Modell der Motorhaube erstellt und anschließend verschiedene Impactsituationen berechnet und ausgewertet.

Dumont, Lionel: Umkonstruktion eines Aluminium Getriebegehäuses in Magnesium, Diplomarbeit, Aug. 2003 

Zur Gewichtseinsparung eines Kraftfahrzeuges wird in Rahmen der Diplomarbeit der Einsatz von Magnesium-Legierungen untersucht. Für die speziellen Anforderungen dieses Werkstoffes werden Konstruktionsrichtlinien erstellt. Ein Aluminium-Getriebegehäuse wird in Magnesium umkonstruiert. Die erzielte Gewichtsreduktion beträgt ca. 35%.

 

Die Arbeit wurde in Zusammenarbeit mit IVM Automotive, Friedrichshall erstellt.

Nickels, Kai: Berechnung und Konstruktion eines Meta-Zweimassenschwungrades, Diplomarbeit, Mai 2003 

Ziel dieser Diplomarbeit ist die Entwicklung eines Zweimassenschwungrades für den Einsatz in einem leistungsgesteigerten Hubkolbenverbrennungsmotor. Die Leistungssteigerung erfolgt, unter anderem, durch die Erhöhung der Maximaldrehzahl des Motors. Durch diese Maßnahme liegt eine Eigenfrequenz der Kurbelwelle im Betriebsdrehzahlbereich des Aggregates. Dies führt zu Resonanzerscheinungen mit negativen Auswirkungen auf die Lebensdauer des Motors. Der Erfolg versprechendste Weg zur Vermeidung der Resonanzerscheinung ist die Konstruktion eines Zweimassenschwungrades mit reduziertem polaren Massenträgheits-moment der Primärseite. Die Berechnung ergibt die Anhebung der Kurbelwelleneigenfrequenz in einen unkritischen Bereich. Durch FEM– Analyse der höchstbelasteten Bauteile kann eine ausreichende Dauerfestigkeit nachgewiesen werden. 

Die Arbeit wurde in Zusammenarbeit mit der Meta Motoren- und Energie-Technik GmbH, Herzogenrath erstellt.

Brus, Julien: Analyse des Montageprozesses des A330-Reaktormastes, Diplomarbeit, Juli 2003 

Der Montageprozess des A330-Reaktormastes, der der Aufhängung der Triebwerke am Flügel dient, wird in seinen wesentlichen Schritten analysiert mit dem Ziel, Hauptmängel zu identifizieren und deren Risiken zu analysieren. Die erfahrungsgemäß auftretenden Probleme der verschiedenen Produktionsakteure werden dabei erfasst und Präventivmaßnahmen werden vorgeschlagen. Ein Aktionsplan zur Optimierung der Montagezeit wird erstellt.

 

Die Arbeit wurde in Zusammenarbeit mit Airbus, Toulouse erstellt.

Reinartz, Clemens: Entwicklung eines Programms zum Lösen von Differentialgleichungen mit einer Bedienoberfläche auf der Basis von Visual Basic 5, Studienarbeit, Feb. 2002 

Sánchez-Gonzalez, Manuel: Kerbspannungsoptimierung mit dem CAO-Verfahren am Beispiel einer Motorrad-Felge, Diplomarbeit, Nov. 2001 

Das CAO-Verfahren zur Kerbspannungsoptimierung wird am Beispiel einer Motorradfelge angewendet, die aufgrund eines Dauerbruchs versagte. Unter Zugrundelegung realistischer Lastannahmen wird mit dem FE-Progamm Ansys mittels programmspezifischer Makros, die den Optimierungsalgorithmus enthalten, die Analyse durchgeführt. Für das Bauteilwachstum wird eine Potenzfunktion verwendet. Höhe und Häufigkeit der Spannungen für die unterschiedlichen Lastfälle werden in einer Schadensakkumulationsberechnung erfasst. Die Designvariation liefert eine ca. 15%-Reduktion der Spannungen und eine 7,5-fache Erhöhung der rechnerischen Lebensdauer.

 

Die Arbeit wurde in Zusammenarbeit mit Firma Konstruktionsberatung Daams GmbH, Stolberg erstellt.

Lembach, Achim: Shape-Optimierung eines Pleuel mit MSC.Construct, Diplomarbeit, Nov. 2001 

Ein Pleuel eines Sechs-Zylinder Diesel-Aggregates wird in einer nichtlinearen FE-Berechnung mit MSC.Nastran analysiert. Als Design-Bereiche für die Shape-Optimierung werden der Übergang Schaft-großes Pleuelauge und der Schraubenauflagebereich ermittelt. Trotz Begrenzung des Volumenwachstums kann der Spannungswert unter die Zug/Druck-Wechselfestigkeit des Materials reduziert werden.

 

Die Arbeit wurde in Zusammenarbeit mit der Audi AG, Neckarsulm erstellt. 

Reiners, Marcel: Vorauslegung und Berechnung eines flexiblen Sitzkonzeptes, Diplomarbeit, Okt. 2001 

Für einen zweisitzigen Kleinwagen wird ein Sitzkonzept entwickelt, welches es ermöglicht, die Rückenlehne des Beifahrersitzes soweit nach vorne zu schwenken, dass sich auf der Beifahrerseite eine ebene Ladefläche vom Kofferraum bis zum Armaturenbrett ergibt. Eine Kinematik zur Absenkung des Beifahrersitzes und Klappung der Lehne werden entwickelt. Daraus kann unter Berücksichtigung von Gewichtsoptimierung, Belastung, Fertigungstechnik und Platzbedarf im CAD-Programm IDEAS eine Konstruktion erstellt werden. In einer FE-Analyse werden für die Lastfälle Heck- und Frontaufprall die Belastungen am Sitz errechnet und damit eine Schwachstellenoptimierung durchgeführt.

 

Die Arbeit wurde in Zusammenarbeit mit Bertrandt, Köln erstellt.

Hübel, Claus: FE-Modellierung von Türdichtungen für die Modalanalyse von Fahrzeug-Karosserien, Diplomarbeit, Sep. 2001 

Zeppenfeld, Lars: Spannungsanalyse an einer Rohrlängsschweißnaht mit Kantenversatz, Studienarbeit, Juli 2001 

Toussaint, R. A.: Akustische Bewertung marketingrelevanter Betriebspunkte moderner PKW, Diplomarbeit, Juli 2001 

Jungen, Dirk: Berechnung der thermischen und mechanischen Beanspruchungen eines Kolbens für einen aufgeladenen Verbrennungsmotor,  Diplomarbeit, Apr. 2001 

Kewes, Marco: Geräuschoptimierung einer Ölwanne mittels FEM, Diplomarbeit, Apr. 2001 

Bouwens, Guy: Analyse der Anforderungen und Bedürfnisse von Endverbrauchern an KFZ-Türen, Diplomarbeit, Apr. 2001 

Vondahlen, Gerd; Koll, Gregor: GFEM Plus, Studienarbeit, Feb. 2001 

Wilcke, Gerhard: Auslegung und Berechnung einer vorhandenen Kurbelwelle für eine Hubvergrößerung und Drehzahlsteigerung, Diplomarbeit, Dez. 2000 

Wilcke, Gerhard: Berechnung der Achsabstandsänderung zwischen den Wellen eines Zahnradgetriebes, Studienarbeit, Sep. 2000 

Verstraelen, G.: Testing with and redesigning a test facility for the determination of orifice coefficient in strongly transient compressible liquid flows, Diplomarbeit, Juli 2000 

Lacroix, Jérôme: Wood Waste Marketing Study, Diplomarbeit, Mai 2000 

Kewes, Marco: Demonstrationsbeispiele einer FE-Analyse mit SDRC I-DEAS 5.0 Master Series, Studienarbeit, Mai 2000 

Rischen, T.; Röhr, G; Rischen, J.; Wawrzik, W.: Folienreinigungsmaschine, Projektarbeit in Zusammenarbeit mit Ronald L. Priebe, Associate Professor of Mechanical Engineering Technology der University of North Carolina at Charlotte, Mai 2000 

Kirch, Thomas: Konstruktion und Erprobung einer Vorrichtung zur meßtechnischen Ermittlung von Schlepphebelsteifigkeiten, Diplomarbeit, Apr. 2000 

Meusen, Klaus: Untersuchung von 3D-Vernetzungsalgorithmen zur Simulation non Nicht-Linearemn Materialien aus dem Bereich der Korosserie-Abdichttechnologie, Diplomarbeit, Feb. 2000 

Wefers, Werner: Vergleich der elektromagnetischen Vorschubantriebe Kugelgewindetrieb und Ritzel- Zahnstangenantrieb, Diplomarbeit, Feb. 2000 

Gaudin, Emmanuelle: Entwicklung und Konstruktion eines Bohrsystems zur Probennahme auf dem Mars, Diplomarbeit, Feb. 2000 

Paffen, Christoph: Ermittlung eines Gütefaktors zur Bewertung von Ventilhebeln mit Hilfe der Finite-Elemente- Methode, Diplomarbeit, Feb. 2000 

Wefers, Werner: Vergleich von Kugelgewindetrieb zu Ritzel-Zahnstangenantrieb, Studienarbeit, Aug. 1999 

Goebbels, Bernadette: Schnittstellenprogramm nastran2makros, Studienarbeit 1999 

Grunewald, Ulrich: Entwicklung und Anwendung eines Finite-Elemente basierten Bauteiloptimierungsverfahrens, Diplomarbeit, Mai 1999 

Sommer, M. Peter: Konstruktion einer Faltmechanik, Diplomarbeit, Okt. 1998 

Küppers, Chr.: Untersuchung des Verformungsverhaltens beim Abkühlen Dünner Aluminiumbleche mit hoher Kühlgeschwindigkeit anhand von Experimenten und Fem-Analysen, Diplomarbeit, Okt. 1998 

Henkel, Dieter: Konzeption einer Lamellen-Composite-Kupplung, Diplomarbeit, Aug. 1998 

Coskun, Cengiz: Erstellung eines Grafikprogramms mit Visual Basic, Studienarbeit, Aug. 1998 

Kavsak, Volkan: Entwicklung eines Verfahrens zur Berechnung dreidimensionaler Formkörpergeometrien für eine automatisierte Kopfstützennähanlage mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode, Diplomarbeit, Juni 1998 

Roling, Michael: Mikroschlupf in Querpreßverbindungen, Diplomarbeit, Apr. 1998 

Hick, Alexander: Neukonstruktion der Auslaufführung der Wellendrehschälmaschine WDHC 125, Diplomarbeit, Feb. 1999 

Lücke, Matthias: Hochgeschwindigkeitsfräsen, Studienarbeit, Apr. 1998 

Kreitz, Franz: Finite-Elemente-Analyse des Jochanker-Anschlusses eines OS-Preßfilterautomaten, Diplomarbeit, Jan. 1998 

Bugiel, Christoph: Torsionsschwingungsanalyse eines Prüfstandes zur Zahnraduntersuchung, Diplomarbeit, Dez. 1997 

Paffen, Christoph: Berechnung der Torsionsschwingungen eines Getriebestranges mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode, Studienarbeit, Nov. 1997 

Krusche, Jürgen: Opitmierung eines Tennisschlägergriffs mittels Finite Elemente Simulation, Studienarbeit, Nov. 1997 

Klein-Hitpaß, Arno: Finite-Elemente-Analyse eines Getriebegehäuses, Diplomarbeit, Juni 1997 

Bugiel, Christoph: Dimensionierung des An- und Abtriebstranges einer Zahnradgeräuschprüfzelle, Studienarbeit, Juli 1997 

Granrath, Joachim: Einbeziehung von CAD-Daten in die Finite Elemente Modellerstellung mittels DXF-Schnittstelle, Studienarbeit, Juni 1997 

Kirchner, Jörg: Aufbau und Inbetriebnahme eines Schwingungsprüfstandes zur Messung des Einflusses von Systemparametern auf das Schwingungsverhalten, Diplomarbeit, Apr. 1997 

Knops, Edgar: Optimierung eines Ziehblocks für die Drahtindustrie, Diplomarbeit, Apr. 1997 

McMahon/O’Callaghan: Development and Implementation of the Interface Program FEPAFEC, Diplomarbeit, Jan. 1997     

Krajewski, Hans: Standsicherheitsnachweis einer durch Seile verspannten Leiter, Studienarbeit, Jan. 1997 

Kirchner, Jörg: Konstruktion eines Prüfstandes zur Messung des Einflusses von Systemparametern auf das Schwingungsverhalten, Studienarbeit, 1996 

Oslender, Harald: Entwicklung und Konstruktion der Rotorwelle für einen Versuchsstand zur Strömungs- und Wärmeübergangsuntersuchung in rotierenden Kammern, Diplomarbeit, Okt. 1996 

Cosler, Wolfgang; Deuster Udo: Erstellung und Dokumentation von FE-Berechnungsbeispielen, Studienarbeit, Okt. 1996 

Suyanto: Numerische Simulation des Tiefziehverhaltens von Stählen, Diplomarbeit, Okt. 1996 

Wigger, Corinna: Konstruktion der Papierabrollung einer Verpackungsmaschine, Diplomarbeit, Juli 1996 

Boßhammer, Uwe: Statische Spannungsanalys eines Roboterarms mit Hilfe des FE-Programms ANSYS, Studienarbeit, Juni 1996 

Riffel, Andreas: Finite Elemente Simulation eines Planetenschrägwalzprozesses, Diplomarbeit, Mai 1996 

Wigger, Corinna: Untersuchung zur Banderolierbarkeit von Windelpaketen, Stdienarbeit, 1996 

Fourné, Frank: Numerische Integration der Bewegungsgleichung der starren Maschine, Studienarbeit, 1995 

Willems, Frank: Asselwalzprozesse - Optimierung der Finite Elemente Simulation, Diplomarbeit, Okt. 1995 

Gier, Markus: Ermittlung der Beanspruchung von Profilwalzen, Diplomarbeit, Juli 1995 

Rosenthal, Uwe: Parallelisierung eines FE-Codes für walztechnische Anwendungen, Diplomarbeit, Juli 1995 

Salber, Roland: Untersuchung des Tiefziehverhaltens von Stählen mit Hilfe von FE-Berechnungen, Diplomarbeit, Juni 1995 

Matzerath, Udo: FE-Simulation von Walzprozessen mit analytischer Werkzeugbeschreibung, Diplomarbeit, Nov. 1994 

Salber, Roland: Demonstrationsmodell eines Einmassen- und eines Zweimassenschwingers, Studienarbeit, 1994 

Simons, Norbert: Numerische Simulation von Tiefziehprozessen unter Einbeziehung der VOCE- und LUDWIK-Gleichung, Diplomarbeit, Aug. 1994 

Matzerath, Udo: Verbesserung von FE-Software für umformtechnische Anwendungen, Studienarbeit, März 1994 

Gruber, Martin: Numerische Simulation eines Asselwalzprozesses unter Ausnutzung einer 120°-Symmetrie, Diplomarbeit, März 1994 

Wagels, Robert: Transformation von Spannungen und Verschiebungen in problemangepaßte Koordinaten – Fortran-Unterprogramm zur Integration in DYNA3D, Studienarbeit Dez. 1993