Mehrkörperdynamik

Die Mehrkörperdynamik oder Mehrkörpersimulation beschäftigt sich mit dem räumlichen Bewegungsablauf starrer Körper, die zueinander durch verschiedene Verbindungselemente wie Gelenke und Lager in Beziehung stehen. Es kann sowohl nur die reine Kinematik als auch die gesamte Kinetik eines Systems untersucht werden. Neben der Analyse des Bewegungsverhaltens in Form von Verschiebungen, Rotationen, Geschwindigkeiten, Beschleunigungen und Kontakten liefert die Mehrkörpersimulation auch die Schnittkräfte auf die einzelnen starren Körper als Funktion der Zeit.

Hat die Flexibilität der im betrachteten System befindlichen Körper einen wesentlichen Einfluss auf den Bewegungsablauf, verliert die stark vereinfachte Annahme des starren Körpers ihre Gültigkeit. Ist dies der Fall, können anstelle von starren auch flexible Strukturen eingesetzt werden. Üblicherweise werden mit Hilfe der modalen Reduktion zusätzliche Freiheitsgrade für einzelne Körper bestimmt und in das Gleichungssystem integriert. Aufgrund steigender Rechenleistung wird immer häufiger auch eine direkte Integration von flexiblen Strukturen angewendet.

Die Mehrkörpersimulation ist prädestiniert für die Kopplung an andere Berechnungsmodelle, mit denen sich zusätzliche Effekte integrieren lassen. Beispielsweise die hydrodynamische Lagerung einer Welle, das Verhalten eines Reifens oder die komplette Regelung einer Maschine.

Rechenzeit / Modellgrösse

Für die klassische Betrachtung von reinen Starrkörpermodellen sind die Rechenzeiten relativ gering. Durch zusätzliche Modellerweiterungen steigt der numerische Aufwand für den Gesamtberechnungsablauf.

Bedeutung

Für das Verständnis von komplexen Bewegungsabläufen ist die Mehrkörpersimulation von wesentlicher Bedeutung. Entsprechend weit verbreitet ist ihr Einsatz in der täglichen Entwicklungspraxis.