Projektdaten

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Bewegung mechanischer Systeme auf festen, widerstandserzeugenden Oberflächen

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Mit dem beantragten Projekt wird das Ziel verfolgt, mittels analytischer Methoden der Mechanik die Frage zu beantworten, ob die Fortbewegung eines mechanischen Systems bei bekannten Widerstandsgesetzen prinzipiell möglich ist, und wenn ja, mit welchen Steueralgorithmen für eine gegebene Konfiguration dies realisiert wird. Darauf aufbauend sollen neuartige Funktionsprinzipien für die Lokomotion im 1D- (Röhre) und 2D-Bereich (Ebene) entwickelt und für diese optimale Ansteuerstrategien aus Sicht der Mechanik abgeleitet werden. Die immer am Anfang zu formulierenden Ja-Nein Aussagen zur Fortbewegung basieren dabei auf der Betrachtung konkreter, aber stets verallgemeinerbarer und übertragbarer Modelle in einer definierten widerstandserzeugenden Umgebung. Somit geht es bei der modellbasierten Formulierung von notwendigen und hinreichenden Bedingungen für eine Bewegung unter Nutzung analytischer Methoden immer um konkrete mechanische Systeme. Sie sind dabei durch biologische Vorbilder inspiriert, womit die Tatsache verbunden ist, dass Bewegung im Antragskontext im Sinne von Fortbewegung verstanden wird.Der Antrag ist methodisch auf analytische Verfahren fokussiert, weil verallgemeinerbare Aussagen in Form notwendiger und hinreichender Bedingungen für eine Fortbewegung formuliert werden sollen. Damit steht unmittelbar auch die Frage der mathematischen Begründung für die Korrektheit bei der Anwendung der Methoden. Das geplante methodische Vorgehen erlaubt den Einfluss der Struktur und der Systemparameter auf das dynamische Verhalten der Systeme vor allem qualitativ zu bewerten. Erst nach weitestgehend ausgeschöpften Möglichkeiten im Bereich der analytischen Verfahren (Asymptotische Methoden, Mittelungsverfahren, Stabilitätsuntersuchungen mittels LJAPUNOV-Funktionen) wird mit Werkzeugen zur numerischen Simulation gearbeitet. Dies sind Tools aus der Mehrkörperdynamik (Adams© und alaska©) aber, bei zunehmender Einbeziehung auch elastischer Strukturelemente (Übergang zu hybriden Mehrkörpersystemen), auch Software aus dem Bereich FEM (Ansys©). Das Ziel dabei ist eine Nutzung computergestützter Dynamik-Simulationen im Projekt vorrangig als Evaluierungstool in Verbindung mit Experimenten.