Ein implizites Zeit-Integrationsschema für Starrkörperdynamik mit inelastischen Kollisionen und Coulomb-Reibung

In diesem Artikel wird eine neue Zeit-Integrationsmethode zur Simulation von Starrkörpersystemen vorgestellt, die Coulomb-Reibung sowie inelastische Stöße und Erschütterungen integriert. Im Gegensatz zu anderen Methoden, die einen momentanen Blickwinkel einnehmen, benötigt diese Methode keine explizite Identifikation impulsiver Kräfte. Stattdessen ähnelt die Behandlung derjenigen von J. J. Moreau und Monteiro-Marques, wobei hier die numerische Formulierung sicherstellt, dass es keine Durchdringung von Starrkörpern gibt, im Gegensatz zu ihrer auf Geschwindigkeit basierenden Formulierung. Numerische Ergebnisse für die hier präsentierte Methode werden für eine rotierende Stange gezeigt, die in zwei Dimensionen auf einen Tisch auftrifft, sowie für ein System von vier Kugeln, die sich in vollständig dreidimensionaler Weise auf einem Tisch kollidieren. Diese numerischen Ergebnisse demonstrieren außerdem die Praktikabilität der Methode sowie die Konvergenz der Methode bei kleiner werdender Schrittgröße.