Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-1546
Main Title: Zur Entwicklung von Berechnungsmethoden und deren Integration in den Produktentwicklungsprozess
Translated Title: On the development of calculation methods and their integration into the product development process
Author(s): Mirkheshti, Rasoul
Advisor(s): Mertens, Heinz
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät V - Verkehrs- und Maschinensysteme
Type: Doctoral Thesis
Language: German
Language Code: de
Abstract: Im Produktentwicklungsprozess, insbesondere bei hochbeanspruchten Maschinen und Bauwerken, spielen Berechnungen zur Reduzierung der Produktentwicklungszeiten eine zunehmend wichtigere Rolle. Einen allgemein gültigen Königsweg zur Entwicklung bzw. Auswahl der jeweils schnellsten und hinreichend genauen Berechnungsmethode für alle Produkte und alle Entwicklungsphasen gibt es nicht. In der Industrie entstanden firmen- und branchenspezifische, an den Hochschulen und Universitäten tendenziell mehr produktunabhängige Berechnungsmethoden. Die rechnergestützte Zusammenführung aller Berechnungsmethoden mit dem Konstruktions- und Entwicklungsprozess stellt nach wie vor eine große Herausforderung dar. Zur Strukturierung solcher Konstruktions- und Berechnungsszenarien wurden bisher verschiedene Lösungsansätze erprobt. Einen Überblick über die verschiedensten Berechnungsmethoden gibt die VDI-Richtlinie 2211, auf der die Dissertation aufsetzt. Der Gesamtkomplex wurde auch im Rahmen des DFG-Schwerpunktprogramms (SPP) „Innovative rechnerunterstützte Konstruktionsprozesse: Integration von Berechnung und Gestaltung“ aufgegriffen. Wichtige Ergebnisse hierzu werden präsentiert, darüber hinaus auch Ergebnisse aus den Erfahrungen des Autors als Mitarbeiter der Firma „Contecs engineering services GmbH“ bei der Entwicklung des Konzepts und der Realisierung eines neuartigen MKS-Systems für die Automobilindustrie. Zur Strukturierung werden vier charakteristische Ordnungsgesichtspunkte für Berechnungsmethoden im Hinblick auf deren Entwicklung sowie Integration in den Produktentwicklungsprozess herausgestellt und die Berechnungsmethoden im Hinblick auf die Systemeigenschaften (mit und ohne Rückwirkung), den Zeiteinfluss (zeitunabhängig, zeitabhängig), die Modellstruktur (produktgebunden, produktunabhängig), und deren Eignung für bidirektionale Koppelbarkeit mit anderen Berechnungsmethoden (Methoden-Kopplungspotential) klassifiziert. Hierzu werden die Berechnungsmethoden hinsichtlich ihrer Komplexität bzw. Flexibilität analysiert und den softwaretechnischen Möglichkeiten moderner Informationstechnik zugeordnet. Die vorgestellten Konzepte für produktabhängige Berechnungstools basieren auf der Web-Technologie. Eine Berechnungs-Methodenbank dient dabei zur Ausführung der Berechnungen über einen Web-Browser. Anschließend wird anhand von parametrisierten Berechnungsmethoden mit sequentiellem Berechnungsablauf gezeigt, dass die Konzepte dieser produktabhängigen Berechnungen – wegen deren Parametrisierbarkeit – verallgemeinerbar sind. Es werden Strategien vorgestellt, um Berechnungsparameter aller Art aus weltweit verteilten Ressourcen in einer einheitlichen Form bereitzustellen bzw. zu integrieren. Zur Entwicklung und Integration von produktklassenabhängigen Berechnungstools in den rechnerunterstützten Entwicklungsprozess werden Berechnungsmethoden mit zeitabhängigen Modellparametern für dynamisch belastete Antriebselemente (MKS-Modell für Zahnradgetriebe, Rädertriebe) betrachtet und im notwendigen Umfang analysiert. Es wird gezeigt, dass die Konzepte zur Integration neuer Berechnungsmethoden in eine MKS-Umgebung sich nicht generell verallgemeinern lassen, weil die Berechnungsmodelle nicht vollständig parametrisierbar sind und zeitvariable Eigenschaften besitzen. Abschließend wird die Kopplung (Cosimulation) von Berechnungsprozessen mit zeitabhängigen nichtparametrisierbaren Modelldaten behandelt.
Throughout the product development process, particularly for highly loaded and stressed machines and structures, computation methods are the most effective factor for reducing the product development cycle. There is not a single generally valid method for the most effective development strategy, respectively selection, of the fastest, most sufficient and accurate computation methods for all development stages. While the industry mainly developed company- and product specified calculation methods, the university-level institutions mainly dealt with the development of product independent approaches. The computer aided integration of all methods of computation with the design- and development processes is as great challenge today as it has been in the past. Different approaches have already been tested for structuring the design- and calculation scenarios. This dissertation is based on VDI-Standard 2211, which gives an overview regarding various methods. This research complex has further been investigated in the context of the German Research Foundation´s (DFG) Priority Program (SPP) „Innovative rechnerunterstützte Konstruktionsprozesse: Integration von Berechnung und Gestaltung“. The author’s most important research results from the SPP, as well as from his research activities on the development of MBS-Systems, as associate in the company „Contecs engineering services GmbH“, will be reported in this work. To structure the methods of computation in regard to their development and to their integration into the product development process, the following four main points are considered: - technical system properties (with or without backward influence) - time influence (time-dependent or time-independent) - model structure (product specific or product independent) - capability of being linked with other methods (unidirectional or bidirectional) For these purposes, the methods of computation are beeing analysed in regard to their complexity, as well as flexibility, and classified according to the capabilities of modern IT-Technologies. The introduced concepts for product specific computation tools are based on web-technology. A method database is developed to make the execution of calculations via network possible. Subsequently on the basis of parametric methods of computation with a sequential process it is shown that for such product independent development, in consequences of parameterisability, general usage is valid. In this context, strategies will be introduced for providing and integrating various types of parameters from resources distributed world-wide, in a consistently integrated form. Regarding the development of product specific method of computation and their integration into computer aided development processes, time-domain calculation methods for transient loaded drive elements (MBS-Models for gear drives) are considered and analysed. It will be shown that these concepts for the integration of new methods of computation into an MBS-System can’t be generalised, as they normally are not full parametric and have time-variable constraints. The dissertation is concluded by the introduction and discussion of a method for coupling the calculation- and analysis processes of non-parametrised time-domain simulation-models (Co-Simulation of part-models via Network).
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus-15099
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/1843
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-1546
Exam Date: 20-Oct-2006
Issue Date: 5-Mar-2007
Date Available: 5-Mar-2007
DDC Class: 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Subject(s): Berechnungsmethode
Berechnungsprogramm
Co-Simulation
Integration
MKS-System
Calculation method
Calculation program
Co-Simulation
Integration
MBS-System
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