Verslag van een studieverblijf in de U.S.A. ten behoeve van de Nederlandse Organisatie voor Zuiver-Wetenschappelijk Onderzoek ZWO

Verslag van een studieverblijf in de U.S.A. ten behoeve van

de Nederlandse Organisatie voor Zuiver-Wetenschappelijk

Onderzoek ZWO

Citation for published version (APA):

van der Wolf, A. C. H. (1969). Verslag van een studieverblijf in de U.S.A. ten behoeve van de Nederlandse Organisatie voor Zuiver-Wetenschappelijk Onderzoek ZWO. (TH Eindhoven. Afd. Werktuigbouwkunde,

Laboratorium voor mechanische technologie en werkplaatstechniek : WT rapporten; Vol. WT0222). Technische Hogeschool Eindhoven.

Document status and date: Gepubliceerd: 01/01/1969

Document Version:

Uitgevers PDF, ook bekend als Version of Record

Please check the document version of this publication:

• A submitted manuscript is the version of the article upon submission and before peer-review. There can be important differences between the submitted version and the official published version of record. People interested in the research are advised to contact the author for the final version of the publication, or visit the DOI to the publisher's website.

• The final author version and the galley proof are versions of the publication after peer review.

• The final published version features the final layout of the paper including the volume, issue and page numbers.

Link to publication

General rights

Copyright and moral rights for the publications made accessible in the public portal are retained by the authors and/or other copyright owners and it is a condition of accessing publications that users recognise and abide by the legal requirements associated with these rights. • Users may download and print one copy of any publication from the public portal for the purpose of private study or research. • You may not further distribute the material or use it for any profit-making activity or commercial gain

• You may freely distribute the URL identifying the publication in the public portal.

If the publication is distributed under the terms of Article 25fa of the Dutch Copyright Act, indicated by the “Taverne” license above, please follow below link for the End User Agreement:

www.tue.nl/taverne Take down policy

If you believe that this document breaches copyright please contact us at: openaccess@tue.nl

providing details and we will investigate your claim.

Code: P.7.c.

WT-RAPPORT No.02222

VersZag van een studieverbZijf in de U.S.A.

ten behoeve van de NederZandse Organisatie

voor Zuiver-WetensahappeZijk Onderzoek ZWO.

Nuenen~ 11 september 1969.

Bet doe l van deze studiereis was de bestudering van de eigen-sahappen en het gedrag van gereedBahapswerktuigen speaiaal met be trekking tot het probleem van de stabiliteit. Ook de on

twerp-fase van het gereedBahapswerktuig" in het bijzonder het flaomputer-aided design"" zou in de studie betrokken worden. De studie zou uitgevoerd worden aan de "University of Cinainnati"" Cinainnati" Ohio" U.S.A.

Na aankomst werd allereerst ruime aandaaht besteed aan het program-meren in de FORTRAN-IV taal. Naast literatuurstudie (1)" (2)"

werd ervaring en oefening vooral verkregen via de aursus "Computer-Aided Design and Manufaaturing I".Bet grote nut van deze aursus was de kennismaking metnieuwe rekenteahnieken die men nodig heeft indien men ingenieursproblemen "aomputermatig" wilt benaderen. Een relevant voorbeeld hiervan is de oplossing van balkproblemen in de lineaire elastiaiteitstheorie. De toepassing van de bekende "vergeet-mij-nietjes" leidt hier tot onnodig ingewikkelde aomputer-programma's waar reeksoplossingen volgens MaLaurin zeer bruikbare en doorziahtige programma's opleveren. Een ander aspeat" waaraan aandaaht werd besteed in deze aursus" was het effiaient gebruik van aomputers. Een tweemaal zo fijn netwerk geeft bij oplossing van de

spanningsvergelijking van Prandtl sleahts een 4% betere oplossing

voor de doorzakking in het midden van een vierkant" terwijl dit in het onderhavige programma toah een overgang van 9 op 47 meetpunten betrof·

Ook het kiezen van betere startwaarden bij iteratieve programma's

is in dit verband belangrijk. Deze aursus werd besloten met enkele

voorbeelden uit de literatuur (3)" (4).

Om de gehele "aomputer-aided-design"-studie wat meer te riahten op de ontwerpfase van het gereedBahapswerktuig werden daarna de aursus-sen "Matri:JJ and Computer Methods of Struatural Dynamias I & II" gevolgd,) waarbij aomputerprogramma's voor het berekenen van het aynamisah gedrag van aomplexe meahanisahe systemen het uiteindelijk doel waren. Begonnen werd hier met de behandeling van een aantal

mathematisahe onderwerpen zoals matrixalgebra,) aoordinatentransformatie" eigenwaarden en eigenveatoren o.a. aan de hand van literatuur (5).

Vervolgens is de dynamisohe analyse van eenvoudige baZken en assen door middeZ van zoweZ de "Transfer Mat:ri:J: Method" als de

"Displaaement Method" behandeld. TensZotte zijn na een bespreking van de "Sub-struoture Teohniques" programma's voor meer ingewikkelde

meahanisohe systemen behandeZd. Literatuur (6) geeft een goed

6Ver-zioht van de in deze ours us behande Zde onderuerpen.

Daar door omstandigheden het dynamisah onderzoek van gereedsahaps-werktuigen aan. de "University of Cinainnati" stopgezet was" werd een gedeelte van de tijd gewerkt bij het bedrijf SDRC" dat gespeoia-liseerd was in het d,ynamisah testen van aomplexe meohanisahe systemen. AZhoeweZ hier niet aZtijd een gereedsahapswerktuig het vooruerp van onderzoek was" zijn de gebruikte methoden tooh direot toepasbaar op een dergeZijke werktuig.

Een bijzonder aardig onderzoek waaraan werd deeZgenomen was de analyse van een meerpuntssohrijver. Begonnen werd met een experimentele

analyse ten einde numerieke waarden te verkrijgen voor aZZe para-meters die een signifioant effeot hadden op het sewo-ge<i:r>ag van de sohrijver. Tot deze parameters werden gerekend: de overdraohts-/Unaties van versterker en motor; en van het sohrijvergedeeZte zeZf: de massatraagheid" de stij/heid" de wrijving" en de speUng. In een voZgende fase van het onderzoek zijn deze numerieke waarden gebruikt in versohiZZende mathematisohe modeZZen van het systeem" waarbij ge-traoht werd de zwakke. punt en van de sohrijver op te sporen en te verbeteren. Bet is juist deze Zaatste studie geweest" waarbij onder-getekende zijn kennis en vaardigheid betreffende het vopmen van mo-deZlen aanzienZijk heeft kunnen opvoeren. De modeZstudie is uitge-voerd op een digitale rekenmaohine met behulp van het "Com-Sha:r>e's OnUne SimuZation System". Bij het werk vernaht op het bedrijf SDRC is veeZvuZdig gebruik gemaakt van Ziteratuur (7)" (8)" (9). Bet bezoek aan de diverse bedrijven en oongressen vopmde een zinvoZ en Zeerzaam onderdeeZ van de studiereis.

TensZotte zou het van onvoZZedigheid getuigen indien dit verslag zou suggereren dat deze studiereis sZeahts een teahnisahe betekenis

hee~ gehad. De mogeZijkheid om gedurende tien maanden kennis te kunnen nemen van een totaaZ andere wereZd is voor ondergetekende

en zijn. gezin een boeiende levenservaring geweest. Vooral hier-Voor wilde ondergetekende gaarne zijn dank betuigen aan de Nederlandse Organisatie voor Zuiver-WetensohappeZijkOnderzoek

ZWO en de Teohnisohe Hogesohool te Eindhoven zonder wier medewerking en finanaiele steun deze reis niet mogeZijk zou zijn geweest.

Nuenen~ 11 september 1969.

-4-LITERATUUR:

1. PENNINGTON, RALPH H.: Introduatory Computer Methods and Numeriaal, Anal,ysis. The MaarniUan Company, New York, .Fifth Printing, 1968, pp. 114-134.

2. MaCRACKEN, DANIEL D.: A Guide to FORTRAN IV Programning. John Wil,ey

&

3. JAMES, M. L., SMITH, G.M., WOLFORD, J. C.: Anal,og and Digital, Computer Methods in Engineering Anal,ysis.

International, Textbook Company, Saran ton, Pensyl,vania, Seaond Printing, September 1965.

4. GIBSON, J.E.: Nonl,inear Automatia Control,. MaGraw-Hil,l, Book Company, p. 244.

5. FADDEEVA, V.N.: Computational, Methods of Linear Al,gebra. Dover Publ,iaations, Ina., New York, 1959.

6. WEAVER, Jr., WILLIAM: Computer Programs for Struatural, Anal,ysis. D.van Nostrand Company, Ina., Prinaeton, New Jersey, 1967.

7. SAVANT, Jr., C.J.: Control, System De'sign.

MaGraw-Hil,l, Book Company, New York, Seaond Edition, 1964.

8. MaLEOD, JOHN: Simul,ation, the ModeUng of Ideas and Systems with Computers.

MaGraw-Hil,l, Book Company, New York, 1968.

9. WALTERS, R.: HydrauUa and El,eatro-HydrauUa Servo Systems. CRC Press, Cl,evel,and, OHIO, 1967.

Kart rapport van werkzaamheden geduPende de periode 10 september - 30 november 1968.

De eerste twee weken van deze periode zijn vooPnameZijk gebruikt om ge!nformeerd te raken over het onderwijs- en researohsysteem van de "University of Cincinnati" in het

aZgemeen en dat van het "Department of Meohanical. Engineeringlf in het bijzonder.

Vervol.gens zijn ongeveer drie weken besteed aan het Zeren programmeren van digitaZe rekenmaohines voZgens de FORT~N IV methode. Aan het einde van deze drie we ken zijn enkeZe

eenvoudige programma's gemaakt en uitgevoerd op de digitaZe rekenmachine IBM 7040.

De resterende tijd van deze periode is geheeZ gewijd aan de curs us "Computer-Aided Design and Manufacturing I".

De onder-werpen die hierbij ter sprake kwamen~ waren:

- MoLAURIN's Series SoZution for EZastic Beam DefZeotions~

- Matrix Inversion~

- Matrix MUZtipZioation~ Addition~ and Substradtion~

- GAUSS-JORDAN Method for the SoZution of a Number of Equations~

- Finite Differenoe Equations~

- Beam on an ELastio Foundation,

- SoZution of SimuZtaneous Equations Associated with Differenoe

Equations~

- Stress Funotion of P~NDTL~

- ReZaxation,

- LAPLACE's Heat Transfer Equation.

De besproken stof is voor een aantal. gevaZZen nader uitgewerkt door het opsteZZen en uitvoeren van programma's op de IBM 7040. TensZotte zijn door ondergetekende nog een aantaZ Zezingen

-6-De Zezingen hadden be trekking op het gebruik van rekenmaahines in de industrie en werden verzorgd door gastsprekers van

Kort rapport van werkzaamheden gedurende de periode 1 deaerriber 1968 - 28 februari 1969.

De eerste tUJee weken van deze periode zijn nog gebruikt voor het afronden van de ata'sus "Computer-Aided Design and

Manufaaturing I" zoaZs deze in het vorige rapport van werk-zaamheden is omsahreven.

De resterende tijd van deze periode is voor een deeZ door-gebraaht bij het bedrijf STRUCTURAL DYNAMICS RESEARCH COR-PORATION (SDRC) te Cinainnati en voor een ander deel op de "Universi ty of Cinainnati".

SDRC is een bedrijf dat nauUJ same11UJerkt met de "University

of Cincinnati" en dat ziah gespeaiaZiseerd heeft in het dyna-misah testen van aomplexe meahanisahe systemen. De drie

beZang-rijkste onderzoeken waaraan in dit bedrijf werd deelgenomen~

waren:

- het bepalen van de QYnamisahe karakteristieken van pneumatisah

handgereedsahap~

- het doormeten van een "Servo D. C. Motor" voor de aandrijving

van een numeriek bestuurde tafel van een gereedsahapswerktuig~

- het testen en doormeten van een meerpuntssahrijver.

Voor het Zaatste onderzoek werd een modelstudie uitgevoerd op

een digitale rekenmaahine met behulp van het "time-sharing" systeem. De tijd doorgebraaht op de "University of Cincinnati" werd geheel besteed aan de ata'SU8 "Matrig: and Computer Methods of Struatural Dynamias I". De onderwerpen die in deze aursus ter sprake kUJamen~ waren:

- Review of Matrix Algebra~

- Coordinate Transformation~

- Methods of Computation of Determinant~

- Methods of Solution of Linear Equations~

- Evaluation of Eigenvalues and Eigenveators~

- Computer Algorithms and Numeriaaz. Errors in Computer

Caz.aulation~

- Transfer Matnaes"

- Dynamia Ana~ysis of Continuous Beams and Shafts by Transfer Method.

-8-De au:t'susstof is voor een beperkt aanta~ geva~~en nader uit-gewerkt.

Tens~otte zijn door ondergetekende in deze periode de vo~gende

bedrijven bezoaht:

- The LODGE & SHIPLEY CO." Cinainnati" OHIO" - The CINCINNATI GILBERT MACHINE TOOL CO."

- The CINCINNATI MILLING MACHINE CO." - CUMMINS ENGINE CO." Co ~umbus" INDIANA.

Kopt pappopt van we~kzaamheden gedurende de periode 1 maart - 31 mei 1969.

Deze periode is~ evenaZs de vorige~ voop een deeZ doopgebpaaht bij het bedrijf STRUCTURAL DYNAMICS RESEARCH CORPORATION

(SDRC) te Cinainnati en voop een andep dee Z op de "Univepsi ty of Cinainnati".

De tijd bij het genoemde bedrijf is voo~ameZijk besteed aan modeZstudies van ondepdeZen van een se~osysteem (dempings-'

fiZteps~ ingangsfiZteps~ ve~ste~keps~ motopen). Deze studies wepden steeds uitgevoepd op een digitaZe pekenmaahine met behuZp Van het "time-sharing" systeem. Hiepbij wepd gebpuik gemaakt Van bestaande ppog~amma's voo~ het ondepzoek van de~geZijke

systemen BoweZ in het fpequentiedomein~ als in het tijddomein. De tijd doopgeb~aaht op de "Univepsity of Cinainnati" wepd ge-deeZteZijk besteed aan de aUPSU8sen "Matrix and Computep Methods of StpuaturaZ Dynamias I & II"~ waaPbij de voZgende onderwe:rpen tep sp~ake kwamen:

- AZgo~ithms fop Computep Ppogpams Using Tpansfep Matriaes~

- Intpoduation of Visaous Damping~

- Dynamia Stiffness Matrix fop a PZanaP Beam~

- Dynamia Stiffness and Mass Matriaes fop a PZanaP Beam EZement~

- Dynamia Equations fop PZanaP Fpamed Stpuatures ~

- SteadY State Response of EZastia St~uatupes~

- NaturaZ F~equenaies and Mode Shapes~

- Response Resulting fpom . .ImpuZsive Fopaes,

- Gene~aZ Fo~Zation fop Dynamia AnaZysis with Damping~

- Damping Matrix P~opo~tionaZ to Mass, - Damping Matrix ppopo~tionaZ to Stiffness, - Sub-stpuature Teahniques,

-10-Een ande'l' gedeeUe van de tijd doo'l'geb'l'aaht op de "Unive'l'sity of Cinainnati" we'l'd besteed aan een ciYnamisah to'l'sieonde'l'zoek van de a8sen van een tandwielka8t~ welke diende VOO'l' de aan-d'l'ijving van een d'l'aaibank.

Ve'l'de'l' we'l'd in deze pe'l'iode aan de volgende aong'l'essen deel-genomen:

- INTERNATIONAL MWCHINE TOOL SEMINAR~ Cinainnati" OHIO.

De nadruk we'l'd hie'l' gelegd op de methoden van onde'l'zoek van ge'l'eedsahapswe'l'ktuigen en beW8'l'kingsteahnieken.

- ASME VIBRATIONS CONFERENCE~ Philadelphia" PENSYLVANIA.

LezingBn en demonst'l'aties die bijgewoond zijn" hadden bet'l'ek-king op "Random Vib'l'ations" en "System Mode Zing and Maahine Too l Vibrations 11.

In deze pePiode zijn nog de volgende bed'l'ijven bezoaht:

- U.S. STEEL CLAIRTON WORKS" Pittsburgh~ PENSYLVANIA~

- AMERICAN TOOL WORKS~ Cinainnati" OHIO"

- ENGINEERING LABORATORY OF PROCTER & GAMBLE CO. ~ Cinainnati" OHIO.

Kort rapport van werkzaamheden gedurende de periode 1 juni - 4 juli 1969.

Deze periode is geheeZ dool'gebl'aoht op de "Univel'sity of Cincinnati" •

Een gedeeZte van de tijd is besteed aan het afl'onden van de OU1'sussen "MatPix and Computel' Methods of S;tX'UotU1'aL Dynamios I & II",

Verdel' zijn in deze pePiode pl'ogramma's voor het bel'ekenen van twee typen dempel's VOOl' gel'eedsohapswel'ktuigen ("tuned absol'ber" en "fLuid fiLm dampel''') ontwikkeLd en getest.

TensZotte is in deze pePiode dool' ondel'getekende het voZgende instituut bezooht: