Beim Stichwort Dynamik ist jedem klar: Hier bewegt sich was. In unserem Labor geht es konkret um die Dynamik, die sich als Teilgebiet der Mechanik versteht. Wir beschäftigen uns im Labor mit der messtechnischen Erfassung dieser Bewegungen. Daneben gehört die Simulation am Computer zu unserem Programm. Bei den untersuchten Bewegungen handelt es sich zum einen um dreidimensionale Bewegung im Raum, zum anderen geht es um Schwingungen, bei denen das Grundphänomen ist, dass ein Körper schnell wechselnden Verformungen unterliegt.
Mechanische Schwingungen können weitaus komplizierter und interessanter sein als die Beispiele „Pendel“ und „Masse mit Feder“, die man aus dem Physik-Unterricht kennt. Bei diesen Schwingungsphänomenen haben wir es meist mit sich schnell (periodisch, schwingungsartig) wechselnden Verformungen von Körpern zu tun.
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Von der Messung an einzelnen Punkten zur Identifikation der Bewegungsmuster
Allein eine mathematisch eindeutige Beschreibung der komplizierten Bewegungsmuster (Schwingungsformen und Schwingungsfrequenzen) muss zunächst definiert und verstanden werden. Darauf aufbauend gibt es dann raffinierte messtechnische Konzepte (experimentelle Modalanalyse), um diese komplizierten Vorgänge messtechnisch zu erfassen, zu analysieren und zu visualisieren.
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Mit dem Modalhammer bringt man die Platte zum Schwingen, mit einem Beschleunigungssensor werden die Schwingungen gemessen
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Grafik der Frequenzen, mit denen die Platte nach dem Hammerschlag schwingt
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Der Computer zeigt eine der bei der Messung identifizierten Schwingungsformen
Dieses Teilgebiet der Dynamik beschäftigt sich mit der dreidimensionalen Bewegung im Raum, einschließlich der unterschiedlichen Möglichkeiten, wie ein Körper sich gleichzeitig drehen kann. Zur Erfassung solcher Bewegungen mit den Mitteln der Messtechnik werden Sensoren wie Beschleunigungsaufnehmer und Gyroskope eingesetzt. Die Deutung der Daten und das Zusammensetzen zu einem Bild der Bewegungsabläufe sind jedoch kompliziert. Hier hilft auch die Computersimulation, für die uns das in diesem Bereich führende Programm MSC ADAMS zur Verfügung steht.
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Der klassische Physik-Versuch „Präzessionsbewegung eines Kreisels“ als Computersimulation.
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Sensoren können nicht nur am Fahrrad, sondern auch am Fahrer angebracht werden
Bei diesen Fahrversuchen geht es nicht nur um das Messen der Belastungen, die während der Fahrt die Teile des Fahrrads belasten, sondern besonders auch um die so genannte Fahrdynamik. Dieses Gebiet steckt bezüglich der Untersuchung des Fahrradfahrens noch in den Kinderschuhen. Bewegungsmöglichkeiten hierbei sind nicht nur die Vorwärtsfahrt mit Beschleunigen und Abbremsen und die gewöhnliche Kurvenfahrt ein, sondern auch besondere Szenarien, wie die Fahrt über ein Hindernis, das seitliche Wegdriften eines Rads.
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Messtechnische Erfassung der Fahrversuche
Zur Messtechnischen Erfassung werden kombinierte Sensoren eingesetzt, die Beschleunigung, Verdrehung (gyroskopische Sensoren) und Neigung gleichzeitig erfassen. Werden diese Größen an mehreren Stellen des Fahrzeugs – oder auch unter Einbeziehung der Fahrerin oder des Fahrers – gemessen, lässt sich im Prinzip das mechanische Geschehen rekonstruieren. Bei der Deutung und zum Vergleich hilft – ähnlich wie bei anderen Fragestellungen der Mehrkörperdynamik – auch die numerische Simulation am Computer.
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Wie kann ich bereits während des Studiums im Labor aktiv werden?
Die Tätigkeitsfelder in diesem Labor spiegeln sich in den beiden Wahlpflichtfächern „Experimental Methods in Mechanical Vibrations“ und „Simulation in der Starrkörpermechanik“. Darüberhinaus können Sie bereits für Ihre Studienarbeit oder später für die Bachelorarbeit ein Thema aus dem Angebot des Labors für Schwingungstechnik und Dynamik wählen. Werfen Sie hierzu auch einen Blick in die unten stehenden Fragen.
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Zu welchem Studiengang gehört das Labor?
Es gibt keine starre Zuordnung zu einem bestimmten Studiengang. Die Mehrzahl der Studierenden, die im Labor Lehrveranstaltungen besuchen (in der Regel Wahlpflichtfächer) oder Projekte bearbeiten stammen au dem Bachelor-Studiengang Mechatronik. Aber auch Studierende aus den Projekt-Masterstudiengängen der Fakultät Ingenieurwissenschaften und Informatik sowie Studierende aus Studiengängen wie z.B. EIT, ITV, E3 und WI sind willkommen.
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Kann ich meine Studien- oder Bachelorarbeit im Labor schreiben?
Ja natürlich. Besonders häufig werden die Themen aus diesem Labor von Studierenden der Mechatronik gewählt. Aber auch wenn Sie z.B. Elektro- und Informationstechnik, Wirtschaftsingenieurwesen oder Erneuerbare Energien studieren, könnte ein Thema für Sie dabei sein. Besonders leicht wird der Einstieg, wenn Sie zuvor eins der Wahlpflichtfächer „Experimental Methods in Mechanical Vibrations“ oder „Simulation in der Starrkörpermechanik“ besucht haben, aber das ist keine Voraussetzung. Bei Interesse wenden Sie sich bitte mit einer E-Mail direkt an Professor Wegener.
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Kann ich ein Masterprojekt im Labor durchführen?
Ein Masterprojekt ist grundsätzlich möglich im Rahmen eines der Projekt-Master-Programme an der TH Aschaffenburg (Projektmaster Angewandte Forschung in den Ingenieurwissenschaften und Informatik oder Projektmaster Elektro- und Informationstechnik). Projektthemen werden bei Interesse mit der / dem interessierten Studierenden gemeinsam festgelegt. Bei Interesse wenden Sie sich bitte mit einer E-Mail direkt an Professor Wegener.
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Laborleiter
Prof. Dr.-Ing. Georg Wegener
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Würzburger Straße 45
Raum C1/04/105
63743 Aschaffenburg - georg.wegener(at)th-ab.de
- (0 60 21) 4206 - 934
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Würzburger Straße 45
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Laboringenieur
Helmut Appel
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Würzburger Straße 45
Raum C1/40/E21
63743 Aschaffenburg - helmut.appel(at)th-ab.de
- (0 60 21) 4206 - 919
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Würzburger Straße 45