Praktikum: Dynamische Simulation von Mehrkörpersystemen

Hintergrund:

Die dynamische Simulation von Mehrkörpersystemen ist ein aktueller Forschungsbereich mit vielen Anwendungsgebieten. Zu diesen gehören u.a. Robotik, Computer Aided Engineering, Virtual Reality, Computeranimationen und Computerspiele.

Das Praktikum soll einen Einblick in die Simulation von Mehrkörpersystemen geben. Dafür wird zunächst die Simulation von Partikeln und Starrkörpern behandelt. Anschließend sollen Zwangsbedingungen umgesetzt werden, mit denen sich Gelenke simulieren lassen. Durch die Zwangsbedingungen bekommt man ein Mehrkörpersystem. Es soll eine Methode zur Simulation solcher Systeme mit Zwangsbedingungen im Praktikum implementiert werden.

Ein weiterer wichtiger Bestandteil der dynamischen Simulation ist die Kollisionserkennung und -auflösung. Zunächst werden daher Verfahren für die effiziente Kollisionserkennung untersucht. Dann soll eines dieser Verfahren für die Simulation implementiert und getestet werden. Außerdem müssen die erkannten Kollisionen und bleibenden Kontakte aufgelöst werden. Dafür muss ein Verfahren umgesetzt werden, dass auch Reibung berücksichtigt.

Ein weiterer Teil des Praktikums ist der Entwurf eines Simulationssystems. Ein solches System muss zusätzlich zu der eigentlichen Simulation auch die Erzeugung der Simulationsmodelle, Interaktion und eine geeignete Visualisierung unterstützen. 

Ziel:

Das Ziel dieses Praktikums ist, in kleine Gruppen ein Simulationssystem zu entwerfen und zu implementieren. Dabei soll ein Simulationsverfahren für Partikel und Starrkörper programmiert werden, das die Simulation von Gelenken und Kollisionen mit Reibung unterstützt. Außerdem soll ein System entstehen, das die Modellierung von physikalischen Modellen erlaubt.

 

Lehrinhalte:

  • Entwurf, Implementierung und Test eines Simulationssystems
  • Durchführung in Gruppen
  • Dokumentation der Entwicklung und Abschlusspräsentation

Voraussetzungen:

Gute Kenntnisse und praktische Erfahrungen mit C/C++ und objektorientierter Programmierung; grundlegende Kenntnisse von Numerik, Algorithmen und Datenstrukturen und Computergraphik

Weitere Informationen 

- Eintrag im Vorlesungsverzeichnis

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