Die Simulation technischer Vorgänge erfordert häufig die Behandlung von hybriden (kontinuierlich-diskreten) mathematischen Modellen. Traditionelle Verfahren beruhen auf der Diskretisierung der Zeitvariablen und sind bei der Simulation von Systemen mit vielen Schaltvorgängen (z.B.Leistungselektronik; mechanische Haft-/Gleitphänomene) mitunter sehr rechenzeitinstensiv und stoßen insbesondere bei Echtzeitanforderungen an häufig ihre Grenzen.

Die vergleichsweise neuen Quantized State Systems (QSS) Methoden eignen sich hervorragend für die Simulation von Systemen mit ausgesprochen vielen Schaltvorgängen. Bei Ihnen erfolgt praktisch immer eine explizite Vorausberechnung der Schaltzeitpunkte. Sie besitzen ausgezeichnete Stabilitätseigenschaften und es können leicht globale Fehlerschranken bestimmt werden.

Quantized State Systems können als diskrete asynchron ereignisbasierte Systeme aufgefaßt und dementsprechend implementiert werden. QUSCOS ist eine Proof-of-Concept Implementierung auf der Basis von Scicos und wurde auf dem 3rd Sim@SL Int. Workshop on Simulation at the System Level for Industrial Applications, October 14-16th, 2015, ENS Cachan (France) vorgestellt.

Im Rahmen einer Simulationsstudie wurde das dynamische Ziehen von Pfählen mit Vibrationsrammen untersucht, um folgende Fragen zu beantworten:

• Mit welchem Vibrator (Statisches Moment, Frequenz) kann der Pfahl gezogen werden?
• Welchen Einfluß hat die Elastizität des Pfahls auf die benötigte Zugkraft?

Das nichtlineare Schwingungssystem (Vibrator/Pfahl/Bodenkontakt) wurde mit einem Physical Component Modeling Ansatz modelliert und simuliert.

Die Studie wurde unter dem Titel „Physical Component Modeling in Altair ScicosPro - Application to Vibratory Extraction of Piles“ auf der European Altair Technology Conference, June 25th, 2014, Munich (Germany) präsentiert.

Im Spezialtiefbau können Pfähle, Spundwandprofile, … mit Vibrationsrammen schnell und wirtschaftlich in den Untergrund eingebracht werden. Der Erfolg hängt vom Leistungsvermögen des Vibrators/Rüttlers, den Eigenschaften des Pfahls und ganz wesentlich von der Beschaffenheit des Untergrundes ab.

Die Dimensionierung einer Rammeinrichtung erfolgt nach dem Prinzip „nicht zu groß, aber auch nicht zu klein“ und beruht auf Erfahrungen aus Projekten mit vergleichbaren Bedingungen.

Eine Prognose des Vibrationsrammprozesses kann vorab weiter helfen, wenn keine passenden Erfahrungen vorliegen. Mittels SEMDIH, einer semi-empirischen Dimensionierungshilfe, erhält man eine erste Abschätzung der erforderlichen Leistungsdaten des Vibrators/Rüttlers (statisches Moment, Frequenz, ggf. zusätzliche Auflast) und einen detaillierten Einblick in den Rammvorgang über die gesamte Rammtiefe.

Eine SEMDIH Vibrationsrammprognose basiert auf den Eigenschaften des Pfahls (Länge, Querschnitt und Masse) und vorhandenen Sondierungsaufschlüsse (CPT oder SPT) des Untergrundes. Die Ergebnisse werden in einem kompakten aussagekräftigen Bericht (englisch oder deutsch) zusammengefaßt und grafisch dargestellt.