Dr.-Ing.

André Schmidt

Institut für Nichtlineare Mechanik

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Fachgebiet

Bei der Vorhersage dynamischer Strukturantworten spielt der Einfluss von Dämpfung häufig eine zentrale Rolle. Dabei wird mechanische Schwingungsenergie entweder dem System über dessen Systemgrenzen hinweg entzogen, oder sie wird in andere Energieformen – zumeist in Wärmeenergie – umgewandelt. Letzteres wird verursacht von dissipativen Effekten im Werkstoff (Werkstoffdämpfung) oder aber in den Fügestellen einer zusammengesetzten Struktur. Eine adäquate Modellierung dieser Dämpfungsmechanismen in numerischen Berechnungsverfahren stellt mitunter eine enorme Herausforderung dar. Zu unterscheiden ist dabei zwischen linearen und nicht-linearen Ansätzen, sowie einer globalen und einer lokalen Dämpfungsmodellierung.

Laufende Forschungsarbeiten befassen sich u.a. mit der Theorie fraktionaler Ableitungen und deren Anwendung zur Dämpfungsmodellierung, der Umsetzung solcher Konzepte in numerischen Berechnungsverfahren und dem Einsatz von Dünnschichtelementen in der FEM zur lokalen Modellierung von dissipativen Effekten.

Forschungsprojekte:

 

Bücher:


Schmidt, A.: Finite-Elemente-Formulierungen viskoelastischer Werkstoffe mit fraktionalen Zeitableitungen
Dissertation, Bericht aus dem Institut A für Mechanik der Universität Stuttgart 2003/1, Der Andere Verlag, Osnabrück, 2003.
ISBN 3-89959-071-6

 

Buch-Beiträge:

Schmidt, A.: "Comparison of concepts for the efficient evaluation of fractional derivatives in time-domain calculations ", in: Angewandte und Experimentelle Mechanik - ein Querschnitt, K. Willner, M. Hanss (Hrsg.). Der Andere Verlag, Marburg, 2006, pp. 211-231

 

Journal publications:

Hinze, M., Schmidt, A. and Leine, R.I.: "Lyapunov stability of a fractionally damped oscillator with linear (anti-)damping",  International Journal of Nonlinear Science and Numerical Simulation, 2020. PDF, Link

Hinze, M., Schmidt, A. and Leine, R.I.: "Numerical solution of fractional-order ordinary differential equations using the reformulated infinite state representation", in Fractional Calculus and Applied Analysis, Vol. 22(5), pp. 1321-1350, 2019. PDF, Link

Gaul, L. and Schmidt A.: "Finite element simulation and experiments on rotor damping assembled by disc shrink fits", Mechanical Systems and Signal Processing, pp. 412-422, 2019. Link

Ehrlich, C., Schmidt, A. and Gaul, L.: "Modellierung von Fügestellendämpfung in Motoren", ATZ - Automobiltechnische Zeitschrift 118.3, 2016, pp. 68-73

Ehrlich, C., Schmidt, A. and Gaul, L.: "Reduced thin-layer elements for modeling the nonlinear transfer behavior of bolted joints of automotive engine structures", Archive of Applied Mechanics 86:59–64, 2016 ,  online-journal

Schmidt, A., Shivaswamy, A. and Gaul, L.: "Experimental investigation and finite element modelling of a new high damping metallic material", Materials Science & Engineering Technology 46(4), 2015, pp. 515-523.

Schmidt, A., Bograd, S. and Gaul, L.: "Measurement of join patch properties and their integration into finite-element calculations of assembled structures", Shock and Vibration, 19, 2012, pp. 1125-1133.

Gaul, L. and Schmidt, A.: "Strukturdämpfung in mechanischen Fügestellen", MTZ 73(5), 2012, pp. 430-434.

Bograd, S., Reuss, P., Schmidt A., Gaul L. and Mayer, M.: "Modeling the dynamics of mechanical joints", MSSP 25(8), 2011, pp.2801-2826.

Miller, U., Bograd, S., Schmidt, A. and Gaul, L.: "Eigenpath following for systems with symmetric complex-valued stiffness matrices", Shock and Vibration, 17(4-5), 2010, pp. 397-405.

Schmidt, A., Lotsch, M. and Gaul, L.: "Implementation of a new method for the computation of fractionally damped structures into the finite element method", Shock and Vibration, 17(4-5), 2010, pp. 419-428

Schmidt, A. and Gaul, L.: "On the numerical evaluation of fractional derivatives in multi-degree-of-freedom systems", Signal Processing, 86(10), 2006, pp. 2592-2601.  online-journal

Schmidt, A. and Gaul, L.: "On a critique of a numerical scheme for the calculation of fractionally damped systems", Mechanics Research Communications, 33(1), 2006, pp. 99-107. 

Schmidt, A. and Gaul, L.: "Implementation von Stoffgesetzen mit fraktionalen Ableitungen in die Finite Elemente Methode", ZAMM 83(1), 2003, pp. 26-37

Schmidt, A. and Gaul, L.: "Finite Element Formulation of Viscoelastic Constitutive Equations Using Fractional Time Derivatives", Journal of Nonlinear Dynamics 29, 2002, pp. 37-55.

 

Proceedings:

Hinze, M., Schmidt, A. and Leine, R.I.: "Numerical Simulation of Fractionally Damped Mechanical Systems Using Infinite State Representation", Proceedings of the 2019 International Conference on Fractional Calculus Theory and Applications, Bourges, France, 2019. PDF

Hinze, M., Schmidt, A. and Leine, R.I.: “Mechanical Representation and Stability of Dynamical Systems Containing Fractional Springpot Elements”, Proc. IDETC, Quebec, Canada, 2018. PDF

Luo, J., Schmidt, A. and Gaul, L: "On the Eigensolutions of Circular Plate with Viscoelastic Filling Media Using Fractional Derivatives", proceedings of MATHMOD 2018: International Conference on Mathematical Modelling, Vienna, Austria, February 21-23, 2018, pdf

Schmidt, A.: "Derivation of the Weak Form of a First-Order Differential Equation by Application of Fractional Calculus", Proceedings of ICEDyn2017: International Conference on Structural Engineering Dynamics, Ericeira, Portugal, July 3-5, 2017.  pdf

Ehrlich, C., Schmidt, A. and Gaul, L.: "Reduced Thin-Layer Element Model for Joint Damping", Proceedings of ICoEV 2015: International Conference on Engineering Vibration, Ljubljana, Slovenia, September 7-10, 2015.  pdf

Gaul, L. and Schmidt, A.: "Implementation of Fractional Constitutive Equations Into the Finite Element Method", Proceedings of SEM 2014 - Annual Conference & Exposition on Experimental and Applied Mechanics, Greenville, SC, USA, June 2-5, 2014, CD-ROM.  pdf 

Gaul, L. and Schmidt, A.: "Experimental Identification and Simulation of Rotor Damping", Proceedings of IMAC XXXII: A Conference & Exposition on Structural Dynamics, Orlando, FL, USA, February 3-6, 2014, CD-ROM.  pdf

Ehrlich, C., Schmidt, A. and Gaul, L.: "Microslip Joint Damping Prediction Using Thin Layer Elements", Proceedings of IMAC XXXII: A Conference & Exposition on Structural Dynamics, Orlando, FL, USA, February 3-6, 2014, CD-ROM.  pdf

Gaul, L. and Schmidt, A.: "Experimentelle Bestimmung und FE-Modellierung der Dämpfungseigenschaften eines Zwei-Scheiben-Rotors", Proceedings der SIRM 2013: 10. Internationale Tagung Schwingungen in rotierenden Maschinen, Berlin, 25.-27. Februar 2013, CD-ROM.

Schmidt, A., Al-Tameemi, H., Bograd, S. and Gaul., L.: "Integration of Damping Properties of Assembled Structures into the Finite Element Method Using Thin-Layer Elements and the Model of Constant Hysteresis", Proceedings of ICEDyn2011: International Conference on Structural Engineering Dynamics, Tavira, Portugal, June 20-22, 2011.  pdf

Miller, U., Bograd, S., Schmidt, A. and Gaul, L.: "A Comparison of Eigenvalue Following Algorithms Applied to Structures With Symmertic Complex-Valued Stiffness Matrices", Proceedings of ICEDyn2009: International Conference on Structural Engineering Dynamics (ISBN: 978-989-96276-0-4), Ericeira, Portugal, June 22-24, 2009, CD-ROM.  pdf 

Schmidt, A., Lotsch, M. and Gaul, L.: "Implementation of a New Method for the Computation of Fractionally Damped Structures Into Discretization Methods", Proceedings of ICEDyn2009: International Conference on Structural Engineering Dynamics (ISBN: 978-989-96276-0-4), Ericeira, Portugal, June 22-24, 2009, CD-ROM.  pdf

Bograd, S., Schmidt, A. and Gaul, L.: "Joint damping prediction by thin layer elements", Proceedings of IMAC XXVI: A Conference & Exposition on Structural Dynamics, Orlando, FL, USA, February 4-7, 2008, CD-ROM.  pdf

Schmidt, A. and Gaul, L.: "Experimental Investigation and Numerical Treatment of Viscoelastic Materials", Proceedings of IMAC XXVI: A Conference & Exposition on Structural Dynamics, Orlando, FL, USA, February 4-7, 2008, CD-ROM.  pdf

Bograd, S., Schmidt, A. and Gaul, L.: "Modeling of damping in bolted structures", Proceedings VDI-Tagung Schwingungsdämpfung, Wiesloch, 16.-17. Oktober 2007, pp. 97-100.  pdf

Gaul, L. and Schmidt, A.: "Experimental Determination and Modeling of Material Damping",  Proceedings VDI-Tagung Schwingungsdämpfung, Wiesloch, 16.-17. Oktober 2007, pp. 17-40.  pdf

Schmidt, A. and Gaul, L.: "Application of Fractional Calculus to Viscoelastically Damped Structures in the Finite Element Method", Proceedings of the International Conference on Structural Dynamics Modelling (SDM), Madeira, Portugal, June 3-5, 2002, pp. 297-306.  ps, pdf

Schmidt, A. and Gaul, L.: "Parameter Identification and FE Implementation of a Viscoelastic Constitutive Equation Using Fractional Derivatives", PAMM 1(1), 2002, pp. 153-154.  ps, pdf, online-journal

Schmidt, A. and Gaul, L.: "FE Implementation of Viscoelastic Constitutive Stress-Strain Relations Involving Fractional Time Derivatives", Proceedings of the 2nd European Conference on Constitutive Models for Rubber (ECCMR), Hannover, September 10-12, 2001, pp. 79-89.  pdf

Schmidt, A. and Gaul, L.: "Bestimmung des komplexen Elastizitätsmoduls eines Polymers zur Identifikation eines viskoelastischen Stoffgesetzes mit fraktionalen Zeitableitungen", Proceedings der DGZfP Jahrestagung, Berlin, 21.-23. Mai 2001 (auf CD-ROM).  pdf, online-journal

Schmidt, A., Oexl, S. and Gaul, L.: "Modellierung des viskoelastischen Werkstoffverhaltens von Kunststoffen mit fraktionalen Zeitableitungen", Proceedings of the 18th CAD-FEM Users' Meeting 2000, International Congress on FEM Technology, Friedrichshafen, 20.-22. September 2000 (auf CD-ROM).  pdf

 

Forschungsberichte:

Heisel, U., Gaul, L., Stehle, T. und Schmidt, A.: „Schwingungen von Kreissägeblättern, Berechnungen mit FE-Modellen, Pfadverfolgung, Eigenwerte, Stabilität, experimentelle und numerische Modalanalyse“, Abschlussbericht des gleichnamigen DFG-Projektes, Stuttgart, 2017

Gaul, L., Hanss, M., Schmidt, A. and Ehrlich, C.: "Modellierung von Werkstoff- und Fügestellendämpfung in der FEM unter Berücksichtigung von Unsicherheiten", Abschlussbericht des gleichnamigen Forschungsvorhabens Nr. 1119, Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen (FVV), Heft R572, Frankfurt 2015.

Gaul, L., Hanss, M., Schmidt, A. und Ehrlich, C.: "Modellierung von Werkstoff- und Fügestellendämpfung in der FEM unter Berücksichtigung von Unsicherheiten", Zwischenbericht des gleichnamigen Forschungsvorhabens Nr. 1119, in: Informationsseiten Motoren in Dortmund, Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen (FVV), Heft R568, Frankfurt 2014.

Gaul, L., Schmidt, A. and Shivaswamy, A.: "A Consolidation of Experimental and Modal Data, Results and Discussion", unveröffentlicht, Juli 2013.

Gaul L., Schmidt, A., Fatemizadeh, F. and Shivaswamy, A.: "Experimental Investigation of Damping Mechanisms and their Representation in Finite-Element Calculations", unveröffentlicht, September 2012.

Gaul L., Schmidt, A. and Fatemizadeh, F.: "Literature Research - On the Increase of Damping in Metallic Structures", unveröffentlicht, Januar 2012.

Gaul, L., Schmidt, A. and Bograd, S.: "Werkstoff- und Fügestellendämpfung II - Modellierung von Werkstoff- und Fügestellendämpfung in der FEM", Abschlussbericht des gleichnamigen Forschungsvorhabens Nr. 984 Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen (FVV), Heft 940, Frankfurt, 2011.

Gaul, L., Bograd, S. and Schmidt, A.: "Werkstoff- und Fügestellendämpfung II
Modellierung von Werkstoff- und Fügestellendämpfung in der FEM", Zwischenbericht des gleichnamigen Forschungsvorhabens Nr. 984, in: Informationstagung Motoren in Bad Neuenahr, Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen (FVV), Heft R549, S. 375-399, Frankfurt, April 2010.

Gaul, L., Schmidt, A. and Bograd, S.: "Bestimmung der Materialdämpfung an metallischen Probekörpern", unveröffentlicht, Dezember 2009.

Gaul, L, Schmidt, A. und Bograd, S.: "Experimentelle Ermittlung von Kennwerten zur Werkstoff- und Fügestellendämpfung sowie deren Berücksichtigung in Finite-Elemente-Berechnungen", Zwischenbericht des gleichnamigen Forschungsvorhabens Nr. 877, in: Informationstagung Motoren, Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen (FVV), Heft R541, Frankfurt, 2008, pp. 341-364

Gaul, L., Schmidt, A. and Bograd, S.: "Werkstoff und Fügestellendämpfung - Experimentelle Ermittlung von Kennwerten zur Werkstoff- und Fügestellendämpfung sowie deren Berücksichtigung in Finite-Elemente-Berechnungen", Abschlussbericht des gleichnamigen Forschungsvorhabens Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen (FVV), Heft 859, Frankfurt, 2008.

Bograd, S., Schmidt, A. and Gaul, L.: "Experimentelle Ermittlung von Kennwerten zur Werkstoff- und Fügestellendämpfung sowie deren Berücksichtigung in Finite-Elemente-Berechnungen", Abschlussbericht des gleichnamigen Forschungsvorhabens Nr. 877, in: Informationstagung Motoren, Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen (FVV), Heft R541, Frankfurt, 2008, pp. 341-364.

Gaul, L, Schmidt, A. und Bograd, S.: "Experimentelle Ermittlung von Kennwerten zur Werkstoff- und Fügestellendämpfung sowie deren Berücksichtigung in Finite-Elemente-Berechnungen", Zwischenbericht des gleichnamigen Forschungsvorhabens Nr. 877, in: Informationstagung Motoren, Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen (FVV), Heft R537, Frankfurt, 2007.

Schmidt, A.: "Untersuchungen an Carbon-Stoßdrähten sowie der Verwendung von angeschrägten Stahlspitzen und gebogenem Draht bei einem Stoßdrahtlitotriptor", unveröffentlicht, Mai 2007.

Gaul, L., Schmidt, A. and Bograd, S.: "Experimental Determination and FEM Modeling of Damping Applied to a Torsional Rotor", unveröffentlicht, Dezember 2007.

Gaul, L., Schmidt, A. and Bograd, S.: "Modeling Dynamics of Structures Assembled by Bolted Joints", unveröffentlicht, September 2007.

Schmidt, A., Gaul, L. and Willner, K.: "Modellierung und FE-Implementierung viskoelastischer Materialgesetze mit fraktionalen Zeitableitungen", Abschlussbericht des gleichnamigen DFG-Projektes, Stuttgart, 2006

Schmidt, A.: "Durchführung von transienten Berechnungen zur Auslegung der Tellergeometrie eines Stoßdrahtlitotriptors", unveröffentlicht, Mai 2006.

Schmidt, A.: "FE-Berechnungen des dynamischen Verhaltens sowie der mechanischen Belastung eines Stoßdrahtlitotriptors", unveröffentlicht, August 2006.

Schmidt, A.: "FE-Berechnungen zur Auslegung eines Stoßdrahtlitotriptors", unveröffentlicht, August 2005.

Schmidt, A.: "Numerische Parameterstudien zur optimierten Auslegung eines Stoßdrahtlitotriptors", unveröffentlicht, November 2005.

Gaul, L, Schmidt, A. und Wagner, N.: "Berechnung des auf einen Stoßdraht einzuleitenden Kraftstoßes bei geforderter Spitzengeschwindigkeit", unveröffentlicht, November 2004.

 

Eingeladene Vorträge:

"Fraktionale Ableitungen bei viskoelastischem Materialverhalten", Fraunhofer Institut für zerstörungsfreie Prüfverfahren (IZFP), Saarbruecken, 29.10.2012.

"Fraktionale Viskoelastizität", Seminar für Mechanik - Spezialgebiete der Mechanik, Universität der Bundeswehr München, 24.05.2006.

"Zur Anwendung fraktionaler Ableitungen bei linear-viskoelastischem Materialverhalten", Mathematisches Kolloquium, Technische Universität Carolo-Wilhelmina Braunschweig, 28.05.2004.

"Fractional Derivatives and Linear Viscoelasticity", Seminars in Mechanics, MCGill University, Montreal, 02.10.2003.

"Behandlung von Werkstoffen mit fraktionalem Verhalten mittels Finite-Elemente-Verfahren", Seminar für Mathematik, Universität der Bundeswehr, Hamburg, 19.11.2002.

"FE Implementation of Viscoelastic Constitutive Stress-Strain Relations Involving Fractional Time Derivatives", Freudenberg Forschungsdienste, Weinheim, 30.10.2001.

  

 
Seit 2014 Leitender wissenschaftlicher Mitarbeiter am
Institut für Nichtlineare Mechanik, Universität Stuttgart
2007 - 2014 Leiter der Abteilung 'Numerische Methoden'
2003 Promotion zum Dr.-Ing., Dissertation:
‚Finite-Elemente-Formulierungen viskoelastischer Werkstoffe mit fraktionalen Zeitableitungen‘
Hauptberichter: L. Gaul, Mitberichter: H.-J. Seifert
1996 - 2014 Wissenschaftlicher Mitarbeiter am
Institut für Angewandte und Experimentelle Mechanik, Universität Stuttgart
1996 Diplom
1990 - 1996 Studium der Luft- und Raumfahrttechnik, Universität Stuttgart
  
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