Mehrkörpersysteme: Eine Einführung in die Kinematik und Dynamik von Systemen starrer Körper

سیستم های چند جسمی سیستم های مکانیکی خاصی از اجسام هستند که توسط مفاصل به یکدیگر کوپل شده و تحت تأثیر نیروها در فضا حرکت می کنند. آنها به عنوان مدل های جایگزین برای توصیف حرکات و تنش ها در سیستم های مکانیکی پیچیده استفاده می شوند. کاربردهای فنی، به عنوان مثال، وسایل نقلیه جاده ای و ریلی، ربات ها، ماشین ابزار، ماشین های پردازش یا توالی حرکت بیومکانیکی هستند.

این کتاب خواننده را از مبانی مکانیک فنی به فرمول‌بندی معادلات سینماتیکی و دینامیکی سیستم‌های بدنه صلب هدایت می‌کند که برای ایجاد به کمک رایانه مناسب هستند. این ارائه بر روی فرمول‌بندی‌های ریاضی ضمنی و صریح محدودیت‌ها تمرکز می‌کند، که از نظر هندسی حرکت بدنه‌های قطعه را محدود می‌کنند و جهت نیروهای واکنش و گشتاورها را مشخص می‌کنند. این منجر به یک رویکرد ثابت و مشترک برای اشکال مختلف شناخته شده معادلات حرکت سیستم های چند بدنه می شود. علاوه بر سیستم‌های چند بدنه باز با ساختار درختی، سیستم‌های چند بدنه بسته با حلقه‌های سینماتیک نیز به تفصیل مورد بحث قرار می‌گیرند.

Mehrkörpersysteme sind spezielle mechanische Systeme von Körpern, die untereinander durch Gelenke gekoppelt sind und sich unter den Einfluss von Kräften im Raum bewegen. Sie werden als Ersatzmodelle für die Beschreibung der Bewegungen und Beanspruchungen in komplexen mechanischen Systemen eingesetzt. Technische Anwendungen sind zum Beispiel Straßen- und Schienenfahrzeuge, Roboter, Werkzeugmaschinen, Verarbeitungsmaschinen oder biomechanische Bewegungsabläufe.

Das Buch führt den Leser von den Grundlagen der Technischen Mechanik zu den für die rechnergestützte Erstellung geeigneten Formulierungen der kinematischen und dynamischen Gleichungen von Systemen starrer Körper. Im Mittelpunkt der Darstellung stehen die impliziten und expliziten mathematischen Formulierungen der Bindungen, welche die Bewegung der Teilkörper geometrisch beschränken und die Richtungen der Reaktionskräfte und –momente definieren. Daraus ergibt sich eine durchgängige und gemeinsame Betrachtungsweise für die verschiedenen bekannten Formen der Bewegungsgleichungen von Mehrkörpersystemen. Neben offenen Mehrkörpersystemen mit Baumstruktur werden auch geschlossene Mehrkörpersysteme, welche kinematische Schleifen aufweisen, ausführlich behandelt.