Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

An Improved Approach in the Application of an Elastic-Plastic Contact Force Model in the Modelling of Multiple Impacts

Warzecha Mariusz, Grzejda Rafał

Tribologia

|

2023

|

nr 1

85--97

EN

This paper presents the modelling of a simultaneous multiple collision occurring between several bodies of a kinematic chain. An algorithm is proposed that when used with an elastoplastic contact model, allows the phenomena that can occur during a multiple-body collision to be taken into account. These phenomena include the transition of the collision state from the restitution phase directly to the compression phase or successive collisions occurring along the same normal. The proposed algorithm can be used with any elastoplastic contact model. This paper presents its use with a selected model in a three-body system. Numerical calculations based on the model have been verified using the Finite Element Method (FEM). The use of the proposed improved approach reduces the post-collision velocity prediction error by 2.34% compared to the baseline description of collisions known from the literature.

PL

W artykule przedstawiono modelowanie symultanicznego zderzenia wielokrotnego zachodzącego pomiędzy kilkoma ciałami łańcucha kinematycznego. Zaproponowano algorytm, który wykorzystany z elasto-plastycznym modelem kontaktu pozwala na uwzględnienie zjawisk, które mogą wystąpić w trakcie zderzenia wielokrotnego. Do zjawisk tych zaliczyć można przejście stanu zderzenia z fazy restytucji bezpośrednio do fazy kompresji czy też kolejne zderzenia zachodzące wzdłuż tej samej normalnej. Zaproponowany algorytm może zostać wykorzystany z dowolnym, elasto-plastycznym modelem kontaktu. W artykule przedstawiono jego wykorzystanie z wybranym modelem w modelu składającym się z trzech ciał. Obliczenia numeryczne przeprowadzone na podstawie modelu zostały zweryfikowane za pomocą Metody Elementów Skończonych (MES). Zastosowanie zaproponowanego, ulepszonego podejścia pozwala na zmniejszenie błędu przewidywania prędkości po zderzeniu o 2.34% w porównaniu z opisem bazowym zderzenia znanym z literatury.

2

A Mathematical Model and a Simulational Investigation of a Planar System under Oblique Multipoint Impact with Friction

Warzecha Mariusz

Tribologia

|

2020

|

nr 3

53--62

EN

This article presents a mathematical model of a planar system for the multipoint, oblique, and eccentric impact of rough bodies. The created model served for numerical investigations of the system’s behaviour. To analyse the influence of various parameters, three simplified cases were defined. Each of these cases focused on different aspects of the simulation. The first case was used to determine how many contacting bodies undergo impact at a given time point. This result was then compared with the experimental observations, which gave good agreement. The second case investigated the influence of the body configuration and the coefficient of friction (COF) on the sliding process during impact. Depending on the parameter values, the sliding process was divided into three main areas: slip-reversal slip, stick-slip, and continuous slip with increasing sliding velocity. The third case focused on the energy dissipation expressed by the coefficient of restitution (COR) and the angle of incidence of the initiating impact; this case showed possible improvement areas of the used impact force model.

PL

W artykule przedstawiono model matematyczny płaskiego zderzenia wielopunktowego. Konfiguracja zderzających się ciał pozwalała na wystąpienie zarówno zderzenia mimośrodowego jak i ukośnego oraz uwzględniała tarcie. Opracowany model posłużył następnie badaniom symulacyjnym. W celu przeanalizowania wpływu różnych parametrów na zachowanie systemu zdefiniowano trzy uproszczone przypadki. W pierwszym badano, jaka ilość ciał bierze jednocześnie udział w zderzeniu. Przeprowadzone porównanie otrzymanych wyników z obserwacjami eksperymentu pokazało dobrą zgodność. W drugim przypadku badano wpływ konfiguracji zderzających się ciał oraz współczynnika tarcia na przebieg procesu poślizgu w trakcie zderzenia. W zależności od wartości parametrów możliwe są trzy główne scenariusze: poślizg–zmiana kierunku poślizgu, poślizg–zatrzymanie poślizgu, ciągły poślizg ze wzrastającą prędkością poślizgu. Trzeci przypadek skupiał się na dyssypacji energii wyrażonej poprzez współczynnik restytucji oraz kierunku uderzenia inicjującego; przypadek ten pokazał obszary, w których wykorzystany model siły zderzenia wymaga dopracowania.

3

Multiaxial force platform with disturbance compensation for machine tools

Palalic Marijana, Möhring Hans-Christian, Maier Walther, de Mendoza Adrian Gonzalez, Riemeier Friedrich

Journal of Machine Engineering

|

2020

|

Vol. 20, No. 3

5--16

EN

As part of a cooperation project between the Institute for Machine Tools, Stuttgart, Germany, and EMO Systems/Nuton GmbH, Berlin, Germany, a prototype of a multiaxial force platform with disturbance compensation for the measurement of the cutting forces in machine tools was developed. Commercially available products based on piezoelectric technology are subject to a degree of measurement uncertainty and therefore characterized by various disturbances. Interpreting measurement data of the commercially available products is complex, time-consuming and prone to errors. This paper describes the mechanical design and the simulation of the multiaxial force measuring system with the finite element method (FEM) as well as the conceptual development of a reduced model for a multibody simulation with the purpose of implementing a compensation algorithm. The measurement uncertainty was reduced by using appropriate hardware and software for the compensation of the various disturbances so that the application of the force platform would also be possible in the industrial application for the process diagnosis, the control and the regulation in machine tools. Systems based on strain gauge technology have some advantages in the field of zero-point stability and also provide a less expensive solution. For the disturbance compensation, an additional force and torque sensor system with eight channels was used for the detection of the platform displacement and inclination. With the help of appropriate algorithms for the disturbance compensation and their integration in the evaluation software, the disturbances could be reduced to a minimum.

4

Sposób dostrajania algorytmu sterowania wybranymi parametrami pracy przenośnika zgrzebłowego

Świder J., Szewerda K., Herbuś K.

Modelowanie Inżynierskie

|

2018

|

T. 35, nr 66

72--80

PL

Ścianowy przenośnik zgrzebłowy jest poddawany znacznym dynamicznym obciążeniom związanym z nierównomierną strugą urobku. Skutkuje to występowaniem niekorzystnych stanów pracy przenośnika, takich jak napięcie lub luzowanie łańcucha, czy nierównomierne obciążenie silników napędowych. W celu poprawy warunków pracy przenośnika opracowano uogólniony algorytm sterowania wybranymi parametrami jego pracy. W algorytmie założono możliwość regulacji: prędkości obrotowej obu silników napędowych oraz stopnia wysunięcia rynny teleskopowej na napędzie zwrotnym przenośnika. W celu zastosowania algorytmu w dowolnym przenośniku opracowano sposób jego dostrojenia. Podzielono go na trzy etapy: dostrojenie modelu obliczeniowego przenośnika, dostrojenie algorytmu sterowania oraz weryfikacja dostrojonego algorytmu sterowania.

EN

AFC is exposed to many unfavorable dynamic loads, which are caused by uneven stream of run-of-mine. Chain loosening or excessive tensioning and uneven load to the conveyor drives are the results of changing loads. The algorithm for controlling the selected operational parameters of the AFC was developed to improve the working conditions and to minimize the risk of the scraper chain loosening or its excessive tension. The algorithm controls the rotational speed of two driving motors and it controls the extension of the telescopic trough, at the AFC return drive. For adjustment of the developed algorithm to the given type and configuration of the conveyor, the procedure including the steps to be followed, was developed. The adjusting process was divided into three main stages: tuning the AFC operational parameters of control algorithm, verification of correctness of its functioning by numerical simulations.

5

Analiza dynamiki tylnego układu zawieszenia pojazdu osobowego z napędami elektrycznymi wbudowanymi w koła

Dukalski P., Będkowski B., Urbaś A., Augustynek K., Parczewski K., Wnęk H.

Modelowanie Inżynierskie

|

2018

|

T. 37, nr 68

32--37

PL

W artykule przedstawiono analizę dynamiki układu tylnego zawieszenia samochodu Fiat Panda II z napędem w postaci dwóch silników elektrycznych zamontowanych w kołach. W celu wykonania analizy zaproponowano uproszczony model zawieszenia wykonany z zastosowaniem pakietu do modelowania układów wieloczłonowych (MSC.ADAMS). W przedstawionym modelu zakłada się, że wszystkie człony, oprócz elementów sprężystych i opon, są nieodkształcalne. W analizie pominięto również wpływ przedniego zawieszenia oraz nadwozia na ruch układu. W modelu obliczeniowym do napędu kół zastosowano momenty napędowe, których przebiegi są zgodne z przebiegami generowanymi przez rzeczywiste silniki elektryczne. Wyniki analiz przedstawiają wpływ masy silnika zamontowanego w kole, który stanowi dodatkową masę nieresorowaną na siły dynamiczne działające w połączeniach ruchowych układu koło-zawieszenie przy różnych przebiegach momentów napędowych generowanych przez silniki podczas najazdu na przeszkody o różnych wymiarach geometrycznych.

EN

The dynamics analysis of the rear suspension system of the Fiat Panda II, with the electric motors mounted in wheels is presented in the paper. In order to perform the analysis, a simplified suspension model using a multibody system dynamics package (MSC.ADAMS) is elaborated. In the presented model, it is assumed that all links, except for the springs and tires, are represented as rigid bodies. The influence of the front suspension and car body on the system behavior is also omitted. In the computational model, drive torques applied to the wheels are based on real characteristics of electric motors. Numerical simulations show the influence of the mass of the motor mounted in the wheel, which introduce an extra unsprung mass, on the dynamic forces acting in the joints of the wheel-suspension system obtained for various courses of the driving torques and different geometrical dimensions of the obstacles.

6

Kinematic and dynamic analysis for a new MacPherson strut suspension system

Dehbari S., Marzbanrad J.

Mechanics and Mechanical Engineering

|

2018

|

Vol. 22, nr 4

1223--1238

EN

The present paper undertakes kinematic and dynamic analysis of front suspension system. The investigated model is a full-scale Macpherson which is a multibody system. Two degree of freedom model is considered here to illustrate the vertical displacement of sprung mass and unsprung mass with using displacement matrix. Ride and handling parameters including displacement of sprung and unsprung masses, camber/caster angle, and track changes are derived from the relationships. Moreover, geometrical model and equations are validated by Adams/Car software. The kinematic and dynamic results have been compared in both analytical and numerical outputs for verification. The proposed analytical model shows less than 5% differences with a complicated multibody model.

7

Model symulacyjny dynamiki tylnego zawieszenia samochodu typu Fiat Panda z zabudowanymi silnikami elektrycznymi w obręczach kół

Dukalski P., Będkowski B., Parczewski K., Wnęk H., Urbaś A., Augustynek K.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2018

|

Nr 1 (117)

75--80

PL

W pracy przedstawiono model dynamiki układu tylnego zawieszenia z silnikami elektrycznymi zamontowanymi w obręczach kół. Model wykonano w formalizmie układów wieloczłonowych (UW) korzystając z komercyjnego oprogramowania. Opracowany model umożliwia analizę wpływu dodatkowych mas nieresorowanych, jakimi są silniki zamontowane w kołach na ruch zawieszenia, siły działające w połączeniach oraz siły kontaktowe działające między jezdnią i oponą. W symulacjach numerycznych analizowano wpływ sztywności sprężyny zawieszenia na przemieszczenia środka koła przy różnych prędkościach najazdu koła na przeszkodę

EN

Dynamics model of the rear suspension system with electric drives mounted in wheel hubs are presented. The model is formulated using multibody approach using commercial package. The developed model make us possible to analyze the impact of additional unsprung masses such as electric motors mounted in wheels on the movement of the system, forces acting in the joints and contact forces between the road and tire. In numerical simulations the influence of the spring stiffness on wheel centre displacements during riding on road unevenness is analysed. Different vehicle velocities have been considered.

8

Identyfikacja modelu obliczeniowego ścianowego przenośnika zgrzebłowego

Herbuś K., Szewerda K., Świder J.

Modelowanie Inżynierskie

|

2017

|

T. 34, nr 65

38--46

PL

Ścianowe, przenośniki zgrzebłowe stosowane są do odstawy urobku z przodka wydobywczego na przenośnik podścianowy i w dalszy ciąg odstawy w ścianowych systemach wydobywczych. Ich długość może wynosić nawet 500 m. Budowa modelu obliczeniowego przenośnika o takiej długości stanowi duże wyzwanie z numerycznego punktu widzenia. W celu uproszczenia procesu modelowania zastosowano wiele uproszczeń i parametrów zastępczych. W artykule przedstawiono sposób identyfikacji wybranych parametrów zastępczych modelu przenośnika zgrzebłowego, umożliwiających przeprowadzenie symulacji pracy przenośnika o dowolnej długości, z zastosowaniem modelu obliczeniowego przenośnika o znacznie mniejszej długości. Dokonano porównania wyników symulacji pracy przenośnika o długości 100 m, otrzymanych z zastosowaniem dostrojonych modeli obliczeniowych przenośnika o długościach 20 m, 40 m i 60 m.

EN

Armoured face conveyors (AFCs) are used in, transportation of run-of-mine from the longwall face to beam stage loaders (BSL) and further transportation in longwall complexes. Their length may reach up to 500 meters. Creating the computational model of AFCs of such length is a big challenge, from a numerical point of view. The numerous simplifications and parameters were used to simplify the modelling process. The method of identifying the values of the parameters to be used in the AFC's model is presented. This parameters allow simulating the operation of AFCs of any length, using the computational model of AFC of a much shorter length. The results of numerical simulation of 100 m long AFC, obtained from the computational models adjusted to the following lengths: 20 m, 40 m, and 60 m, were compared.

9

Use of multibody system dynamics as a tool for rail vehicle behaviour diagnostics

Dižo J., Blatnický M.

Diagnostyka

|

2016

|

Vol. 17, No. 2

9--16

EN

Computer simulations are currently often utilized tools in vehicle design, diagnostics of vehicle behaviour and evaluation of their characteristics. The vehicle multibody system (MBS) represents a complicated mechanical system especially when flexible bodies are considered, modelled and implemented in the calculation. Multibody system dynamics is based on classical mechanics and its engineering applications range from mechanisms, through means of transport, to biomechanics. Results of multibody system dynamics are most important for an assessment and diagnostics of transport means behaviour even in the development phase. This paper deals with the multibody system dynamic approach and its application in vehicle multibody systems. The first part of this paper focuses on a general approach to the multibody system of vehicles, especially of rail vehicles, and it includes fundamentals of multibody system dynamics. The next part deals with practical use of multibody system software. A multibody system of a passenger car have been modelled using commercial software, we have carried out simulations of a passenger car running on the real track, and subsequently we assessed its ride properties and evaluated its passenger comfort level.

10

Use of multibody system dynamics as a tool for the vehicle behaviour diagnostics

Dižo J., Blatnický M.

Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów / Politechnika Warszawska

|

2015

|

z. 3/103

37--46

EN

This paper is aimed to the multibody system dynamic approach and application for vehicle multibody system. Multibody system dynamics is based on classical mechanics and its engineering applications ranging from mechanisms, transport means to biomechanics. Results of multibody system dynamics are most important for an assessment and a diagnostics of transport means behaviour even in the development phase.

PL

Referat prezentuje wieloobiektowe dynamiczne podejście systemowe i jego aplikację dla systemu wieloobiektowego pojazdu. Wieloobiektowa dynamika systemu oparta jest na mechanice klasycznej i jej zastosowań technicznych, począwszy od mechanizmów, środków transportu do biomechaniki. Wyniki dynamiki systemów wieloobiektowych są najważniejsze dla ocenę i diagnostyki transportu określając jego zachowanie, nawet w fazie projektowej.

11

Koncepcja rozbudowy i parametryzacji wirtualnego modelu ścianowego przenośnika zgrzebłowego

Herbuś K., Szewerda K., Świder J.

Modelowanie Inżynierskie

|

2015

|

T. 24, nr 55

34--41

PL

Duże moce silników napędowych stosowanych w ścianowych przenośnikach zgrzebłowych, znaczne odległości pomiędzy jego napędami, jak również nierównomierne obciążenie urobkiem są przyczyną dynamicznych zmian napięcia łańcucha oraz stanu obciążenia silników napędowych. Stany nadmiernego luzowania łańcucha zgrzebłowego, jak i jego zbyt dużego napięcia, wpływają niekorzystnie na pracę przenośnika i są przyczyną przyspieszonego zużycia jego podzespołów i częstą przyczyną awarii. W artykule przedstawiono koncepcję modelu obliczeniowego przenośnika ścianowego opracowanego w ITG KOMAG, umożliwiającego prowadzenie symulacji numerycznych, w celu opracowania uogólnionego, parametrycznego algorytmu sterowania przenośnikiem zgrzebłowym, przeznaczonym do zabudowy w wyrobisku ścianowym.

EN

High power of drive motors used in armoured face conveyors (AFC), long distances between the drives, as well as uneven load cause dynamic changes in chain tension and in loads of driving motors. Excessive loosening of a scraper chain as well as its too high tension have negative impact on the conveyor operation and cause rapid wear of its components. These phenomena often lead to the machine failure. The paper presents the concept of the AFC calculation model developed in the KOMAG Institute, allowing to carry out numerical simulations to develop a generalized parametric algorithm of the AFC control system, designed for installation in a longwall system.

12

Analysis of vehicle system dynamics by means of computer simulation

Dižo J., Blatnický M.

Logistyka

|

2015

|

nr 4

2977--2983, CD2

EN

Computer simulations are up to date often utilized tool in the design, diagnostics of vehicles behaviour and characteristics evaluation. The vehicle multibody system represents a complicated mechanical system. For purposes of vehicle modelling, analysis and evaluation of vehicle behaviour there are state of the art tools. The Department of Transport and Handling Machines disposes with the modern software tools, that allow modelling and simulating complex vehicle multibody systems. This paper is aimed to the vehicle modelling, analysing and ride properties evaluation by means of computer simulation. There have been performed analysis for ride properties evaluation. The vehicle has been run on the model of a real track. There have been evaluated quantities, which the most influence on the vehicle behaviour and on the safe of the vehicle running.

13

Use of MBS (ADAMS / CAR) software in simulations of vehicle suspension systems

Konieczny Ł., Burdzik R., Figlus T.

Transport Problems

|

2014

|

T. 9, z. 1

111--118

EN

The results of the examination of a vehicle suspension system in the plate position are presented in the paper. The model vehicle is a Fiat Seicento with front independent suspension, McPherson type, with the steering system and with the semitrailing arm in the rear suspension. Identification of the model was made by comparing the simulation results with the results from the test stand. A multibody model of the vehicle will be used in studies of the impact of shock absorber technical conditions on the dynamics of automotive vehicles.

PL

W artykule zaprezentowano przykładowe wyniki badań dynamiki układu zawieszenia pojazdu samochodowego na stanowisku płytowym. Model pojazdu odwzorowuje pojazd marki Fiat Seicento z niezależnym zawieszeniem przednim typu McPherson, z układem kierowniczym oraz wahaczami wleczonymi w zawieszeniu tylnym. Identyfikację modelu przeprowadzono przez porównanie wyników symulacji z wynikami ze stanowiska z wymuszeniem kinematycznym. Zaproponowany wielomasowy model pojazdu zostanie wykorzystany w badaniach wpływu stanu technicznego amortyzatorów pojazdów samochodowych na dynamikę pojazdu.

14

Fuzzy arithmetical analysis of multibody systems with uncertainties

Walz N. P., Hanss M.

Archive of Mechanical Engineering

|

2013

|

Vol. LX, nr 1

109--125

EN

The consideration of uncertainties in numerical simulation is generally reasonable and is often indicated in order to provide reliable results, and thus is gaining attraction in various fields of simulation technology. However, in multibody system analysis uncertainties have only been accounted for quite sporadically compared to other areas. The term uncertainties is frequently associated with those of random nature, i.e. aleatory uncertainties, which are successfully handled by the use of probability theory. Actually, a considerable proportion of uncertainties incorporated into dynamical systems, in general, or multibody systems, in particular, is attributed to so-called epistemic uncertainties, which include, amongst others, uncertainties due to a lack of knowledge, due to subjectivity in numerical implementation, and due to simplification or idealization. Hence, for the modeling of epistemic uncertainties in multibody systems an appropriate theory is required, which still remains a challenging topic. Against this background, a methodology will be presented which allows for the inclusion of epistemic uncertainties in modeling and analysis of multibody systems. This approach is based on fuzzy arithmetic, a special field of fuzzy set theory, where the uncertain values of the model parameters are represented by so-called fuzzy numbers, reflecting in a rather intuitive and plausible way the blurred range of possible parameter values. As a result of this advanced modeling technique, more comprehensive system models can be derived which outperform the conventional, crisp-parameterized models by providing simulation results that reflect both the system dynamics and the effect of the uncertainties. The methodology is illustrated by an exemplary application of multibody dynamics which reveals that advanced modeling and simulation techniques using some well-thought-out inclusion of the presumably limiting uncertainties can provide significant additional benefit.

PL

Uwzględnienie niepewności w symulacji numerycznej jest generalnie rzeczą rozsadną. Podejście to często prowadzi do wiarygodnych rezultatów, toteż zyskuje na atrakcyjności w wielu dziedzinach technik symulacyjnych. Niemniej, w analizie systemów wieloczłonowych – inaczej niż w innych dziedzinach – niepewności były dotąd brane pod uwagę jedynie sporadycznie. Termin ”niepewność” jest często kojarzony z czynnikami o charakterze przypadkowym, tzn. niepewnościami aleatorycznymi, z którymi można z powodzeniem radzić sobie metodami teorii prawdopodobieństwa. W rzeczywistości, znaczna część niepewności występujących w systemach dynamicznych, a w szczególności w systemach wieloczłonowych, jest powiązana z tzw. niepewnościami epistemologicznymi, które obejmują m.in. niepewności spowodowane brakiem wiedzy, subiektywnością w implementacji modelu numerycznego, a także niepewności wynikajace z uproszczeń i idealizacji. Tak więc, by modelować niepewności epistemologiczne w systemach wieloczłonowych wymagana jest odpowiednia teoria, która wciąż stanowi poważne wyzwanie. Na tym tle, autorzy przedstawiają metodologię, która pozwala na włączenie niepewności epistemologicznych w proces modelowania i analizy systemów wieloczłonowych. Prezentowane podejście jest oparte na arytmetyce rozmytej, specjalnej dziedzinie teorii zbiorów rozmytych, gdzie niepewne wartości parametrów modelu są reprezentowane przez tzw. liczby rozmyte, które odzwierciedlają, w sposób raczej intuicyjny lecz przekonywujący, nieostry zakres możliwych wartości parametrów. W rezultacie użycia tej zaawansowanej techniki modelowania uzyskuje się bardziej wszechstronny model systemu, który daje lepsze wyniki niż modele tradycyjne, o sztywnej parametryzacji. Wyniki symulacji, uzyskane przy zastosowaniu takiego modelu, odzwierciedlają zarówno dynamikę systemu, jak i efekty związane z niepewnościami. Prezentowana metodologia jest zilustrowana przykładowym zastosowaniem do dynamiki systemu wieloczłonowego. Przykład pokazuje, że użycie zaawansowanych technik modelowania i symulacji, w których w sposób dobrze przemyślany uwzględniono prawdopodobne niepewności graniczne, może dostarczyć znacznych korzyści dodatkowych.

15

Joint reactions in rigid or flexible body mechanisms with redundant constraints

Wojtyra M., Frączek J.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2012

|

Vol. 60, nr 3

617-626

EN

The problem of joint reactions indeterminacy, in engineering simulations of rigid body mechanisms is most often caused by redundant constraints which are defined as constraints that can be removed without changing the kinematics of the system. In order to find a unique set of all joint reactions in an overconstrained system, it is necessary to reject the assumption that all bodies are rigid. Flexible bodies introduce additional degrees of freedom to the mechanism, which usually makes the constraint equations independent. Quite often only selected bodies are modelled as the flexible ones, whereas the other remain rigid. In this contribution it is shown that taking into account flexibility of selected mechanism bodies does not guarantee that unique joint reactions can be found. Problems typical for redundant constraints existence are encountered in partially flexible models, which are not overconstrained. A case study of a redundantly constrained spatial mechanism is presented. Different approaches to the mechanism modelling, ranging from a purely rigid body model to a fully flexible one, are investigated and the obtained results are compared and discussed.

16

Wyznaczanie sil dynamicznych w kontakcie koło-szyna modelowanych w konwencji układów wieloczłonowych

Duda S., Kciuk S.

Transport Przemysłowy i Maszyny Robocze

|

2010

|

Nr 1

70--74

PL

W artykule przedstawiono metodologię bazującą na układach wieloczłonowych, umożliwiającą wyznaczenie sił kontaktowych w styku koła z szyną dla dowolnych powierzchni zarówno koła, jak i szyny. Model sił kontaktowych obejmuje siłę normalną z histerezą tłumienia oraz siły styczne wyznaczone na podstawie metody Polacha.

EN

The paper describes an appropriate methodology for the dynamic analysis of соmрlех, threedimensional single wheelset running on track. A methodology is develop here for the accurate description of the track spatial geometry. A generic contact formulation is also proposed order to determine, during the dynamic analysis, the location of the wheel-rail contact points. An elastic force moi that allows computing of the normal contact force in the wheel-rail interface. The tangential contact forces are calculated using Polach method.

17

Równania więzów pomiędzy układem wieloczłonowym i modelem złożonym z elementów skończonych

Lipiński K.

Modelowanie Inżynierskie

|

2010

|

T. 8, nr 39

127-134

PL

W pracy zaprezentowano równania punktowego kontaktu pomiędzy układem wieloczłonowym i strukturą odkształcalną. Układ wieloczłonowy zbudowano z nieodkształcalnych członów połączonych parami kinematycznymi. Część odkształcalną zbudowano z elementów skończonych. Zarysowano sposób wyznaczania równań modelu wieloczłonowego i modelu odkształcalnego. Wyznaczono równania więzów. Układ algebraiczno różniczkowy przekształcono do postaci różniczkowej. Wykorzystano do tego dedykowaną wersję metody podziału zmiennych. Wyeliminowano współrzędne zależne i mnożniki Lagrange'a. Zagadnienie zilustrowano przykładem numerycznym.

EN

In the paper, constraint equations are presented for a punctual contact between a multibody system and an elastic structure. The multibody system is composed of rigid bodies, joined by kinematic pairs. The elastic structure is built of deformable finite elements. Dynamic equations of the both (the multibody and the finite elements) models are presented. The main zoom is set on the constraint equations. Then the differentially-algebraic system of equations is transformed into a differential set of equations, by used of a dedicated version of the coordinate partitioning technique. Dependent coordinates, as well as the Lagrange' multipliers are eliminated. The method is illustrated with a numerical example.

18

Contribution of symbolic generation to the sensitivity analysis of automotive suspension parameters

Poncelet A., Collard J. F., Fisette P.

Archive of Mechanical Engineering

|

2010

|

Vol. LVII, nr 2

207-225

EN

The purpose of the present research relates to the sensitivity analysis of road vehicle comfort and handling performances with respect to suspension technological parameters. The envisaged suspension being of semi-active nature, this implies first to consider an hybrid modeling approach consisting of a 3D multibody model of the full car - an Audi A6 in our case - coupled with the electro-hydraulic model of the suspension dampers. Concerning parameter sensitivitie, the goal is to capture them for themselves - and not necessarily for optimization purpose - because their knowledge is of a great interest for the damper manufacturer. An important issue of the research is to consider objective functions which are based on complete time integrations along a given trajectory, the goal being - for instance - to quantify the sensitivity of the carbody rms acceleration (comfort) or of the vehicle overturning character (handling) with respect to suspension parameters. On one hand, the accuracy of the various partial derivatives computation can be greatly enhanced thanks to the symbolic capabilities of our ROBOTRAN multibody program. On the other hand, the computational efficiency of the process also takes advantage of the recursive formulation of the multibody equations of motion which must be time integrated with respect to both the generalized coordinates and their partial derivatives in case of the so-called direct method underlying sensitivity analysis.

PL

Cel przedstawionych badań jest związany z analizą wrażliwościową wpływu, jaki na komfort jazdy i właściwości jezdne pojazdu drogowego mają parametry technologiczne jego zawieszenia. Przewiduje się, że zawieszenie będzie miało charakter półaktywny, co implikuje podejście polegające na modelowaniu hybrydowym, w którym wykorzystuje się trójwymiarowy model całego samochodu - w konkretnym przypadku jest to Audi A6 - w połączeniu z elektro-hydraulicznym modelem amortyzatorów zawieszenia. Wrażliwość modelu bada się, by określić wartości parametrów - a nie w celach optymalizacyjnych - gdyż znajomość tych wielkości jest ogromnie interesująca dla producentów amortyzatorów. Ważną kwestią w tych badaniach jest przyjęcie funkcji celu, które oparte są na całkowaniu pewnych wielkości podczas całego czasu realizacji zadanej trajektorii. Celem może być - na przykład - określenie wrażliwości średniokwadratowego przyspieszenia nadwozia (komfort) lub charakterystyki przewracania się samochodu (własności trakcyjne) na zmiany parametrów zawieszenia. Z jednej strony, dokładność obliczeń różnych pochodnych cząstkowych może być znakomicie zwiększona dzięki możliwościom programu do symulacji układów wieloczłonowych ROBOTRAN, który wykorzystuje postać symboliczną równań. Z drugiej strony, korzystny dla wydajności procesu obliczeniowego jest również fakt. że równania ruchu układu wieloczłonowego są sformułowane w postaci rekursywnej. W przypadku tak zwanej metody bezpośredniej, która leży u podstaw analizy wrażliwości, równania te muszą być całkowane w dziedzinie czasu względem zarówno współrzędnych uogólnionych jak i ich pochodnych cząstkowych.

19

Dynamika układu wieloczłonowego podlegającego więzom opisującym punktowy kontakt pomiędzy układem i nieruchomą krzywką

Lipiński K.

Modelowanie Inżynierskie

|

2009

|

T. 6, nr 37

193-200

PL

W pracy zaproponowano równanie więzów opisujących punktowy kontakt pomiędzy układem wieloczłonowym i nieruchomą krzywką; Równania położenia punktu układu wielomasowego połączono z równaniem opisującym profil krzywki. Z równań prędkości i przyspieszeń punktu wyznaczono pierwsze i drugie pochodne równania więzów. Analizę rozszerzono o zagadnienie dynamiki układu z więzami. Przedstawiono wyniki przykładowych symulacji komputerowych. Ograniczono się do analizy układów płaskich. Metodę łatwo rozszerzyć do układów przestrzennych.

EN

The paper presents a formula for a cam/follower contact in a multibody system. Kinematic equations of the multibody structure are combined with the profile equations. From velocity and acceleration formulas, first and the second derivatives of the constraint equations are composed. The kinematical considerations are extended and the dynamics of such systems is expressed. Then, some exemplary, numerical calculations are presented in the paper. Restriction to a planar system is imposed. Regardless of these restrictions, the constraint equations can be easily extended to the 3D cases.

20

Longitudinal vibrations of mechanical systems with the transportation effect

Buchacz A., Żółkiewski S.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2009

|

Vol. 32, nr 1

29-36

EN

Purpose: this thesis purpose is a new way of modelling systems working with high speeds of mechanisms. Systems are analyzed with taking into consideration the rotational movement and with criterions of using materials with high flexibility and high precision of work. The dynamical analysis was done with giving into consideration the interaction between working motion and local vibrations. During the motion a model is loaded by longitudinal forces. Design/methodology/approach: equations of motion were derived by the Lagrange method, with generalized coordinates and generalized velocities assumed as orthogonal projections of individual quantities of the rod and manipulators to axes of the global reference frame. Findings: the model of longitudinally vibrating systems in plane motion was derived, after that the model can be transformed to the dynamical flexibility of these systems. Derived equations are the beginning of analysis of complex systems, especially can be used in deducing of the substitute dynamical flexibility of multilinked systems in motion. Research limitations/implications: mechanical systems vibrating longitudinally in terms of rotation were considered in this thesis. Successive problem of the dynamical analysis is the analysis of systems in spatial transportation and systems loaded by transversal forces. Practical implications: effects of presented calculations can be applied into machines and mechanisms in transportation such as: high speed turbines, wind power plant, water-power plants, manipulators, aerodynamics issues, and in different rotors etc. Originality/value: the contemporary analysis of beams and rods were made in a separate way, first working motion of the main system and next the local vibrations. A new way of modelling took into consideration the interaction between those two displacement. There was defined the transportation effect for models vibrating longitudinally in this paper.