Zur effizienten Kopplung von Simulationsprogrammen

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• Martin Busch

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Die vorliegende Arbeit behandelt die gekoppelte Simulation, also die Verbindung von Simulationsprogrammen über effiziente Schnittstellen. Methodisch reduziert sich diese Kopplung auf das Zusammenwirken der zugrundeliegenden numerischen Integratoren. In der Literatur wurden verschiedene Ansätze zur gekoppelten Zeitintegration vorgestellt, die sich hinsichtlich Stabilität, numerischem Fehler und technischer Umsetzung unterscheiden. Diese Dissertation untersucht die numerische Stabilität und den Fehler klassischer expliziter und impliziter Kopplungsverfahren anhand eines Testproblems mit zwei Freiheitsgraden. Besonderes Augenmerk liegt auf dem Einfluss von Systemparametern, Systemzerlegung und Makroschrittweite. Auch alternative Techniken zur Approximation der Koppelgrößen, wie Hermite- anstelle von Lagrange-Polynomen, werden betrachtet. Die Analysen dienen der Implementierung einer automatischen Steuerung der Makroschrittweite, die explizit ist und sich somit gut für die Kopplung proprietärer Simulationsprogramme eignet. Die Genauigkeit und Robustheit dieses Steuerungsansatzes werden durch Konvergenzstudien untersucht und mit klassischen Schrittweitenschätzern verglichen. Zudem wird eine Schnittstelle zwischen dem Mehrkörperprogramm SIMPACK und dem Finite-Elemente-Programm COMSOL vorgestellt. Es wird aufgezeigt, dass klassische Kopplungsverfahren in Kombination mit MKS/FEM-Kopplungen hohen Aufwand verursachen können. Daher wird

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• Année de publication: 2012