Im Rahmen eines Kurzvortrages wurden die grundlegenden Zusammenhänge zwischen dem Prinzip von Modelica und SimulationX erläutert. Der Fokus liegt hierbei auf der Einführung in die Systemsimulation mit Funktionalität von Modelica. Die genutzte Software SimulationX wird in ihren Grundzügen vorgestellt und es sind Vorgehensempfehlungen zur Modellbildung innerhalb solcher Programmumgebungen enthalten. Durch die Modularität des Programms ergeben sich für den Anwender neue Möglichkeiten in der Simulation komplexer Mechanismen. Durch eine gezielte Verknüpfung von Analyse- und Synthesemodulen mit Optimierungsalgorithmen, kann so ein intelligentes Berechnungssystem geschaffen werden. Dies ermöglicht methodisch neue Auslegungsstrategien ebener Koppelgetriebe mit dynamischen Anforderungen.

Ce travail de thèse porte sur l'analyse et la synthèse de sons impulsifs. Une des particularités de cette étude réside dans son approche pluridisciplinaire. Elle fait notamment appel à la mécanique vibratoire, aux méthodes de traitement de signaux non stationnaires et à la psychoacoustique. Dans le but d'établir des méthodes de synthèse efficaces, il est de plus en plus courant d'allier plusieurs approches qui peuvent être complémentaires. D'un point de vue physique, un son impulsif est le résultat de la mise en vibration d'un système résonant en régime d'oscillations libres. D'un point de vue perceptif, de nombreux tests psychoacoustiques montrent que l'oreille est capable d'identifier un son impulsif à partir de son amortissement (caractéristique du matériau) ainsi que de son contenu spectral qui définit la hauteur tonale (caractéristique de la géométrie de la structure). Cette étude a débouché sur la mise en oeuvre de modèles de synthèse permettant de simuler le comportement vibratoire de structures simples unidimensionnelles (du type poutre) et multidimensionnelles (du type membrane ou plaque mince) qui sont basés, lorsque cela est possible, sur la modélisation physique de la structure. Les paramètres des modèles sont définis par l'analyse de sons naturels et des grandeurs physiques caractéristiques. Par ailleurs, un modèle de synthèse a pu être mis en uvre dans le cas de structures plus complexes où les solutions analytiques ne sont pas connues. Dans ce cas, les paramètres du modèle sont directement estimés par l'analyse d'une représentation conjointe du son, du type temps-échelle, en prenant en compte des grandeurs perceptives caractéristiques. Enfin, une application concernant la synthèse du son de piano est décrite. Un des modèles de synthèse a été utilisé pour reproduire la réponse impulsionnelle de la table d'harmonie du piano, qui est une structure multidimensionnelle complexe. Les paramètres du modèle ont été estimés à partir de l'analyse de signaux expérimentaux obtenus par des mesures effectuées sur un piano placé en chambre anéchoïque. Dans le cadre de la réalité virtuelle sonore, des fonctions de transfert de la table d'harmonie et de son rayonnement acoustique ont également été estimées afin de reproduire virtuellement le champ acoustique au niveau de la tête d'un pianiste.

Dieser Beitrag zeigt, dass sich neue Möglichkeiten und Entwicklungsfelder beim Einsatz der domänenübergreifenden Simulationsumgebung SimulationX in der Getriebesynthese ergeben. Der Ansatz, jegliche nichtlineare Bewegungsaufgaben mathematisch in Form von Unterstützungsmodulen in einer Programmoberfläche zu komplexen Modellen zu verbinden, ermöglicht nun auch die Umsetzung einer ganzheitlichen Getriebesynthese mit einem kontinuierlichen Analyse-Synthese-Parameter-Abgleich (ASPA). Der Anwender kann somit in nur einer Programmoberfläche sowohl Mechanismen-Synthese als auch -Analyse durchführen und beispielsweise durch entsprechende Optimierung den getriebedynamisch günstigsten Mechanismus ermitteln. / This report shows that new opportunities and areas of development arise from using the domain spanning system simulation software SimulationX for the analysis and synthesis of nonlinear mechanisms. The idea to mathematically combine arbitrary motion demands to complex models in the form of support modules within a unique program interface now allows for a holistic mechanism synthesis with a continuous analysis-synthesis-parameter-adjustment (ASPA). Hence, the user may perform both mechanism analysis and synthesis employing one single program interface (e.g. to identify the ideal mechanism in terms of dynamics during an optimization process).

Die Entwicklung ebener Koppelgetriebe als nichtlinear übersetzende Antriebe in Verarbeitungsmaschinen stellt bis heute ein domänenübergreifendes Fachgebiet des Maschinenbaus dar. Auf der einen Seite gilt es, die Koppelgetriebe möglichst effizient in einer sich stetig wandelnden Softwarelandschaft zu synthetisieren (geometrische Maßfindung der Getriebeglieder) und auf der anderen Seite steigen die mechanischen Anforderungen. Aus diesem Grund besteht der Wunsch nach einer Vereinigung von Synthese und Analyse (kinematisch sowie kinetisch) in möglichst einer Programmumgebung. Basierend auf dem zum 18. ITI Symposium im Jahr 2015 vorgestellten modulbasierten Analyse-Synthese-Parameter-Abgleich (ASPA) ist in den vergangenen Jahren eine umfangreiche Bibliothek zur modulbasierten Synthese ebener Koppelgetriebe in SimulationX entstanden. Der Beitrag zeigt am Beispiel eines 14-gliedrigen Pressenantriebes, welche neuen Möglichkeiten im Kontext von ASPA innerhalb von SimulationX durch diese Bibliothek entstanden sind. Basierend auf vorausgegangenen Arbeiten wurde erstmals die Möglichkeit der Synthese des Getriebes mittels Maßsynthese bei einer gleichzeitigen Beeinflussung der Gelenkkräfte und Bewegungsverläufe nachgewiesen. Dabei kam der Variantenassistent in SimulationX für die Ermittlung der Parametersensitivitäten zum Einsatz. Das Einbinden von parametrisierten Trägheitskenngrößen auf Basis vereinfachter Volumenkörper ermöglichte hierbei die Berücksichtigung der Bauteilmassen während der Synthese. Die Möglichkeit der gleichzeitigen Beurteilung kinematischer und kinetischer Kenngrößen während der Synthese ist an dieser Stelle ein besonderes Merkmal des Konzeptes ASPA. / Developing nonlinear transmitting planar coupler linkages represents a domain enclosing field in mechanical engineering. On the one hand, there is a demand for an efficient layer synthesis (geometrical sizing of the links) and on the other hand, it is necessary to adapt to a constantly changing software environment. Thus, it is desired to crosslink the kinematical and kinetical synthesis and analysis of linkages within one software environment. Based on a paper about the Analysis-Synthesis-Parameter-Adjustment (ASPA), published at the 18th ITI Symposium in 2015, an extensive synthesis library has been developed in SimulationX. By the example of a 14 bar deep drawing press this paper reveals new opportunities that arise from the application of ASPA on the basis of the new library in SimulationX. Compared to prior papers on this particular press this paper, for the first time, presents a complete layer synthesis of this linkage regarding kinetic boundary conditions. In order to meet conditions, such as motion demands and joint forces, parameter sensitivities have been determined by applying the variants-wizard in SimulationX. Using parameterized mass properties on the basis of simplified solids has allowed the specification of link masses during the synthesis. The opportunity of simultaneously taking kinematic and kinetic characteristics during the layer synthesis into account defines the concept of ASPA.

Im Rahmen eines Kurzvortrages wurden die grundlegenden Zusammenhänge zwischen dem Prinzip von Modelica und SimulationX erläutert. Der Fokus liegt hierbei auf der Einführung in die Systemsimulation mit Funktionalität von Modelica. Die genutzte Software SimulationX wird in ihren Grundzügen vorgestellt und es sind Vorgehensempfehlungen zur Modellbildung innerhalb solcher Programmumgebungen enthalten. Durch die Modularität des Programms ergeben sich für den Anwender neue Möglichkeiten in der Simulation komplexer Mechanismen. Durch eine gezielte Verknüpfung von Analyse- und Synthesemodulen mit Optimierungsalgorithmen, kann so ein intelligentes Berechnungssystem geschaffen werden. Dies ermöglicht methodisch neue Auslegungsstrategien ebener Koppelgetriebe mit dynamischen Anforderungen.