Forschungsschwerpunkte Technische Dynamik und Fahrzeugdynamik

Unser Forschungsbereich befasst sich mit Maschinen, Aggregaten und Anlagen sowie der Dynamik von Straßen- und Schienenfahrzeugen bis hin zu Fragestellungen aus dem Bereich der Biomechanik. Aufbauend auf den klassischen Methoden der Technischen Dynamik zur Untersuchung des allgemeinen Verhaltens von mechanischen Systeme widmet sich die Gruppe insbesondere auch deren Erweiterung durch mechatronische Komponenten. Dadurch ergeben sich neuartige Möglichkeiten zur Beeinflussung der dynamischen Eigenschaften; so können etwa instabile Systeme stabilisiert werden, oder es kann eine Verbesserung des angestrebten Systemverhaltens erzielt werden.

Fahrzeugdynamik und Fahrdynamikregelung

Bild E325-01 Schwerpunkt 1

Erstellung eines mathematisch-physikalischen Simulationsmodells bzw. eines virtuellen Prototyps unter Verwendung eines Mehrkörpersystemprogramms, um den realen Systemen gerecht zu werden.

Mehrkörpersystemdynamik

Bild E325-01 Schwerpunkt 2

Abbildung eines realen mechatronischen Systems (z.B. eines Fahrzeugs oder Roboters) als analytisches, mathematisch–physikalisches Modell und in Folge ein nachhaltiges Verständnis dynamischer Eigenschaften und Phänomene des realen Systems.

Biomechanik des Bewegungsapparates

Bild E325-03 Schwerpunkt 3

© E325

Simulation und Nachbildung des menschlichen Ganges, um z.B. unterschiedliche Steuerungskonzepte für eine Beinprothese getestet werden können:

Technische Dynamik

Ein Beispiel für die oben genannten Möglichkeiten sind Schwingungen, die durch rotierende Maschinenteile verursacht werden, und die durch aktive Komponenten wie Magnetlager mit hochentwickelten Regelungsalgorithmen unterdrückt werden können. Ein alternatives neuartiges Verfahren zur Verbesserung des Verhaltens von Rotorsystemen beruht auf der Anwendung von Methoden der Parametererregung, durch welche – etwa mit systematischer zeitvariabler Dämpfung – eine Stabilisierung erreicht werden kann; dieser Ansatz kann unter anderem auch in modernen mikro-elektromechanischen Systemen (MEMS) angewandt werden.

Fahrzeugdynamik

Auf dem Gebiet der Fahrzeugdynamik führt die Forschungsgruppe nicht nur grundlegende theoretische Studien durch, sondern erarbeitet auch Lösungen für Probleme, die sich in der Automobil- und Schienenfahrzeugindustrie stellen; dabei werden unter anderem hochentwickelte Mehrkörpersystemdynamik-Programme eingesetzt. Die Forschungsaufgaben umfassen sowohl Simulation, Optimierung und Regelung des Fahrzeugverhaltens mittels mathematisch-physikalischer Modellierung als auch die Analyse des Einflusses des Fahrverhaltens und der Fahrzeugkomponenten (Reifen, Stoßdämpfer, Hydrolager, Rad–Schiene-Kontakt, Fahrwerk usw.). Darüber hinaus ist die Mensch–Maschine-Interaktion wie etwa bei Fahrrädern oder intelligenten Prothesen Gegenstand speziellen Interesses.

In diesem Zusammenhang ist insbesondere das Verhalten von Fahrrädern ein aktueller Forschungsschwerpunkt. Es kann beispielsweise bei höheren Fahrgeschwindigkeiten das sogenannte Wobble-Phänomen auftreten, ein gefährliches unerwünschtes Flattern des Vorderrads um die Lenkachse. Dieser Effekt kann nur dann voll verstanden und ein Weg zu seiner Vermeidung aufgezeigt werden, wenn sowohl ein detailliertes Fahrradmodell als auch fortgeschrittene Algorithmen zur Beschreibung des Fahrerverhaltens angewandt werden.

Zusammenfassend ist hervorzuheben, dass die Expertise der Forschungsgruppe auf den obigen Gebieten laufend zu vielfältigen Kooperationen mit Institutionen im Bereich des Bio-Engineering und mit internationalen Unternehmen führt (z.B. Herstellern von Personen- und Lastkraftwagen, Schienenfahrzeugen, Fahr- und Motorrädern, sowie Flugzeugen).

Kontakt

TU Wien

Institut für Mechanik und Mechatronik

Forschungsbereich Technische Dynamik und Fahrzeugdynamik

Getreidemarkt 9 / E325-02 / 5. Stock

1060 Wien

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