Als Leistungsnachweis wird in diesem Modul ein kleines Projekt bearbeitet und bewertet (alternative Prüfungsform).

• Die Projekte werden in der zweiten Hälfte des Semesters bearbeitet.
• Das Thema kann eines aus der nachfolgenden Liste oder auch ein eigenes (zur Vorlesung passendes) Thema sein.  Jeder Student wählt/sucht sich ein Thema und teilt uns dieses zu Beginn seiner Bearbeitungszeit mit.  Ein Thema kann unabhängig voneinander auch von mehreren Studenten oder Teams bearbeitet werden.
• Ein Projekt kann allein oder in einer Gruppe mit zwei (in Ausnahmen drei) Studenten bearbeitet werden.
• Jedes Projekt muss aus den folgenden drei Teilen bestehen:
  • (i) kleines Experiment und dazu passend:
  • (ii) numerische Analyse sowie 
  • (iii) analytische Abschätzung.
• Jeder Student hält über sein Projekt (oder seinen Projektanteil, falls Gruppenarbeit) einen Vortrag von 10 Minuten Dauer.
• Jeder Student fertigt einen kleinen Bericht (oder Berichtsanteil, falls Gruppenarbeit) mit 8 bis 12 Seiten an.  Der Bericht eines Zweier-Teams umfasst damit 16 bis 24 Seiten.  Bitte unbedingt kennzeichnen wer was geschrieben hat.
• Die Vorträge werden voraussichtlich (*) in der letzten Semesterwoche gehalten.
• Die Berichte sind voraussichtlich (*) drei Wochen später fällig.
• *) Genaueres wird im Terminplan so bald wie möglich bekannt gegeben.
• Bei der Beurteilung achten wir auf die inhaltliche Qualität der Projektteile (Numerisches Modell, Experiment, analytische Abschätzung), auf eine kritische Diskussion der eigenen Methoden und Ergebnisse, eine knappe aber sinnvolle Einleitung sowie auf die Form der Präsentation und des schriftlichen Berichts.

1. Eigenschwingungen eines Mehrmassenschwingers

Ein geeignes schwingungsfähiges System soll entweder in der Umwelt gefunden oder aber gebaut werden.  Das System soll mindestens 2 Freiheitsgrade und damit 2 Eigenschwingungen (Eigenvektor u. Eigenfrequenz) besitzen.  Hinweis:  Ein einzelner, elastisch aufgehängter, starrer Körper besitzt schon 6 FG.

• Experiment:  System auf verschiedene Arten anstoßen und Schwingungen (Form u. Freq.) messen.  Hinweis: Langsame Schwingungen können evtl. mit einem einfachen Handy-Video aufgezeichnet und ausgewertet werden;  bei hochfrequenten Schwingungen kann man ggf. die hörbare Frequenz per Audiosignal (Tool: Audacity) aufnehmen und auswerten.
• Simulation:  Simulink oder SimMechanics oder Adams
• Analytische Abschätzung:  Gemäß Kap. 7.1

2. Kontinuums-Eigenschwingungen

Ein geeignes schwingungsfähiges System (Musikinstrument, Balken-, Platten-, Saitenschwingung, ...) soll entweder in der Umwelt gefunden oder aber gebaut werden.  Wie wäre es mit einem Windspiel und den Eigenschwingungen der daran aufgehängten Röhrchen?

• Experiment:  System auf verschiedene Arten anstoßen und Schwingungen (Form u. Freq.) messen.  Hinweis: Langsame Schwingungen können evtl. mit einem einfachen Handy-Video aufgezeichnet und ausgewertet werden;  bei hochfrequenten Schwingungen kann man ggf. die hörbare Frequenz per Audiosignal (Tool: Audacity) aufnehmen und auswerten.
• Simulation:  Ansys (Modalanalyse)
• Analytische Abschätzung:  Gemäß Kap. 8

3. Transienter Stoß (Kugel auf Matratze)

Der Stoß eines relativ steifen Objekts auf eine nachgiebige Fläche soll untersucht werden.

• Experiment:  Z.B. Kugel auf Matratze fallen lassen und mit Video aufzeichenen.
• Simulation:  Abaqus Explizit (vgl. Praktikum 04 CSE-Vorlesung SiSo)
• Analytische Abschätzung:  Gemäß Kap. 5, Übung  3, ...

4. Tischkicker-Schuss

Der Schuss eines Kickerballs soll simuliert werden.

• Experiment:  Schuss unter kontrollierten Bedingungen durchführen.  Z.B. konstantes Antriebsmoment durch Drehscheibe mit Fallgewicht auf der Antriebsstange, ...)
• Simulation:  Adams oder Abaqus Explizit
• Analytische Abschätzung:  Gemäß Kap. 5, Übung  3, ...

5. Tischkicker-Eigenfrequenzen

Die figurenbesetzten Kicker-Stangen weisen hörbar unterschiedliche Eigenfrequenzen auf, wenn man eine Figur oder Stange anklopft.  Diese Eigenschwingungen sollen nach Form und Frequenz untersuchte werden.

• Experiment:  Anstoßen, akustische Aufzeichnung, Frequenzanalyse.
• Simulation:  Ansys (Modalanalyse).
• Analytische Abschätzung:  Mehrmassen Torsionsschwingung, Balkenbiegeschwingung mit zusätzlichen Einzelmassen, vgl. Kap. 7.

6. Simulation und Animation der einfachen Motorboot-Dynamik

Hier soll die 2D Dynamik eines langsamen Motorboots (starrer Körper) mit Außenbordmotor auf der ebenen Wasseroberfläche simuliert werden (Anlegemanöver).  Dabei sollen Trägheitskräfte und -momente, Antriebskraft, Strömungswiderstände durch Wasser sowie evtl. Windkräfte ggf. stark vereinfacht berücksichtigt werden.

• Experiment:  Videos von Boots-Anlegemanövern im Netz oder evtl. Reise an den Bodensee (USCU-Motorboot)
• Simulation:  Simulink mit Animation und interaktiver Steuerung (Steuerradstellung und Antriebsleistung, vgl. Matlab-Beispiel "Inverted Pendulum with Animation", siehe auch altes 2D Spiel "Crazy Gravity").
• Analytische Abschätzung:  Gemäß Kap. 5