Design of mobile floating bridge systems and working platforms

Zusammenfassung

Mit der fortschreitenden Weiterentwicklung nummerischer Simulationsmethoden und der einhergehenden Beschleunigung vorhandener Computerhardware, ergeben sich neue Möglichkeiten in der Verknüpfung verschiedener Ingenieursdisziplinen im Bereich der virtuellen Produktentwicklung. Das vorliegende Paper gibt einen Überblick über die Inhalte eines zwischen General Dynamics und dem Fraunhofer ITWM durchgeführten Entwicklungsprojekts im Bereich der Simulation von mobilen Brückensystemen. Hauptbestandteil des Entwicklungsprojekts ist die Verknüpfung eines starren Strukturmodells einer Schwimmbrücke (“IRB”: Improved Ribbon Bridge) mit einem flüssigen Medium (Wasser). Bisher wurden auf diesem Themengebiet CFD (Computational Fluid Dynamics) Löser eingesetzt. In diesem Projekt wurde der am Fraunhofer ITWM entwickelte FPM-Ansatz (Finite Pointset Method) verwendet. Im Gegensatz zu den klassischen Methoden, wie die der Finiten Elemente oder der Finiten Volumen, setzt FPM konsequent auf eine gitterfreie Methode auf, welche keinerlei aufwändige Vernetzung benötigt. Die nummerische Basis der FPM Methode besteht aus einer sich bewegenden Punktewolke, welche sich gegenüber freier Oberflächen gekoppelter starrer Körper selbstständig adaptiv anpasst. Somit hat die FPM-Methode einige Vorteile gegenüber netzbasierten Lösern, welche im Bereich von zeitabhängigen Problemstellungen schnell an ihre Grenzen stoßen, da eine ständige Neuvernetzung notwendig wird. Ein weiterer Projektaspekt betrifft die automatische Detektion von Fahrzeugen, welche einen äußeren Lastangriff auf die Schwimmbrücke darstellen. Die Erkennung basiert auf einem echtzeitfähigen Bilderkennungsalgorithmus, welche ein neuronales Netzwerk verwendet.