Optimal Combination of Reduction Methods in Structural Mechanics and Selection of a Suitable Intermediate Dimension: Optimal Combination of Reduction Methods in Structural Mechanics and Selection of a Suitable Intermediate Dimension

A two-step model order reduction method is investigated in order to overcome problems of certain one-step methods. Not only optimal combinations of one-step reductions are considered but also the selection of a suitable intermediate dimension (ID) is described. Several automated selection methods are presented and their application tested on a gear box model. The implementation is realized using a Matlab-based Software MORPACK. Several recommendations are given towards the selection of a suitable ID, and problems in Model Order Reduction (MOR) combinations are pointed out. A pseudo two-step is suggested to reduce the full system without any modal information. A new node selection approach is proposed to enhance the SEREP approximation of the system’s response for small reduced representations.:Contents Kurzfassung..........................................................................................iv Abstract.................................................................................................iv Nomenclature........................................................................................ix 1 Introduction........................................................................................1 1.1 Motivation........................................................................................1 1.2 Objectives........................................................................................1 1.3 Outline of the Thesis........................................................................2 2 Theoretical Background.......................................................................3 2.1 Finite Element Method......................................................................3 2.1.1 Modal Analysis...............................................................................4 2.1.2 Frequency Response Function.......................................................4 2.2 Model Order Reduction.....................................................................5 2.3 Physical Subspace Reduction Methods.............................................7 2.3.1 Guyan Reduction...........................................................................7 2.3.2 Improved Reduced System Method...............................................8 2.4 Modal Subspace Reduction Methods...............................................10 2.4.1 Modal Reduction...........................................................................11 2.4.2 Exact Modal Reduction..................................................................11 2.4.3 System Equivalent Reduction Expansion Process.........................13 2.5 Krylov Subspace Reduction Methods...............................................14 2.6 Hybrid Subspace Reduction Methods..............................................15 2.6.1 Component Mode Synthesis........................................................16 2.6.2 Hybrid Exact Modal Reduction......................................................19 2.7 Model Correlation Methods.............................................................21 2.7.1 Normalized Relative Frequency Difference...................................21 2.7.2 Modified Modal Assurance Criterion.............................................22 2.7.3 Pseudo-Orthogonality Check.......................................................22 2.7.4 Comparison of Frequency Response Function.............................23 3 Selection of Active Degrees of Freedom............................................25 3.1 Non-Iterative Methods...................................................................26 3.1.1 Modal Kinetic Energy and Variants..............................................26 3.1.2 Driving Point Residue and Variants..............................................27 3.1.3 Eigenvector Component Product..................................................28 3.2 Iterative Reduction Methods...........................................................29 3.2.1 Effective Independence Distribution.............................................29 3.2.2 Mass-Weighted Effective Independence.......................................32 3.2.3 Variance Based Selection Method.................................................33 3.2.4 Singular Value Decomposition Based Selection Method................34 3.2.5 Stiffness-to-Mass Ratio Selection Method.....................................34 3.3 Iterative Expansion Methods...........................................................35 3.3.1 Modal-Geometrical Selection Criterion...........................................36 3.3.2 Triaxial Effective Independence Expansion...................................36 3.4 Measure of Goodness for Selected Active Set..................................39 3.4.1 Determinant and Rank of the Fisher Information Matrix................39 3.4.2 Condition Number of the Partitioned Modal Matrix........................40 3.4.3 Measured Energy per Mode..........................................................40 3.4.4 Root Mean Square Error of Pseudo-Orthogonality Check.............41 3.4.5 Eigenvalue Comparison................................................................41 4 Two-Step Reduction in MORPACK.......................................................42 4.1 Structure of MORPACK.....................................................................42 4.2 Selection of an Intermediate Dimension.........................................43 4.2.1 Intermediate Dimension Requirements........................................44 4.2.2 Implemented Selection Methods..................................................45 4.2.3 Recommended Selection of an Intermediate Dimension...............48 4.3 Combination of Reduction Methods.................................................49 4.3.1 Overview of All Candidates..........................................................50 4.3.2 Combinations with Modal Information.........................................54 4.3.3 Combinations without Modal Information....................................54 5 Applications........................................................................................57 5.1 Gear Box Model...............................................................................57 5.2 Selection of Additional Active Nodes................................................58 5.3 Optimal Intermediate Dimension......................................................64 5.4 Two-Step Model Order Reduction Results........................................66 5.5 Comparison to One-Step Model Order Reduction Methods..............70 5.6 Comparison to One-Step Hybrid Model Order Reduction Methods...72 5.7 Proposal of a New Approach for Additional Node Selection..............73 6 Summary and Conclusions...................................................................77 7 Zusammenfassung und Ausblick..........................................................79 Bibliography............................................................................................81 List of Tables..........................................................................................86 List of Figures.........................................................................................88 A Appendix.............................................................................................89 A.1 Results of Two-Step Model Order Reduction.....................................89 A.2 Data CD............................................................................................96Mehrschrittverfahren der Modellreduktion werden untersucht, um spezielle Probleme konventioneller Einschrittverfahren zu lösen. Eine optimale Kombination von strukturmechanischen Reduktionsverfahren und die Auswahl einer geeigneten Zwischendimension wird untersucht. Dafür werden automatische Verfahren in Matlab implementiert, in die Software MORPACK integriert und anhand des Finite Elemente Modells eines Getriebegehäuses ausgewertet. Zur Auswahl der Zwischendimension werden Empfehlungen genannt und auf Probleme bei der Kombinationen bestimmter Reduktionsverfahren hingewiesen. Ein Pseudo- Zweischrittverfahren wird vorgestellt, welches eine Reduktion ohne Kenntnis der modalen Größen bei ähnlicher Genauigkeit im Vergleich zu modalen Unterraumverfahren durchführt. Für kleine Reduktionsdimensionen wird ein Knotenauswahlverfahren vorgeschlagen, um die Approximation des Frequenzganges durch die System Equivalent Reduction Expansion Process (SEREP)-Reduktion zu verbessern.:Contents Kurzfassung..........................................................................................iv Abstract.................................................................................................iv Nomenclature........................................................................................ix 1 Introduction........................................................................................1 1.1 Motivation........................................................................................1 1.2 Objectives........................................................................................1 1.3 Outline of the Thesis........................................................................2 2 Theoretical Background.......................................................................3 2.1 Finite Element Method......................................................................3 2.1.1 Modal Analysis...............................................................................4 2.1.2 Frequency Response Function.......................................................4 2.2 Model Order Reduction.....................................................................5 2.3 Physical Subspace Reduction Methods.............................................7 2.3.1 Guyan Reduction...........................................................................7 2.3.2 Improved Reduced System Method...............................................8 2.4 Modal Subspace Reduction Methods...............................................10 2.4.1 Modal Reduction...........................................................................11 2.4.2 Exact Modal Reduction..................................................................11 2.4.3 System Equivalent Reduction Expansion Process.........................13 2.5 Krylov Subspace Reduction Methods...............................................14 2.6 Hybrid Subspace Reduction Methods..............................................15 2.6.1 Component Mode Synthesis........................................................16 2.6.2 Hybrid Exact Modal Reduction......................................................19 2.7 Model Correlation Methods.............................................................21 2.7.1 Normalized Relative Frequency Difference...................................21 2.7.2 Modified Modal Assurance Criterion.............................................22 2.7.3 Pseudo-Orthogonality Check.......................................................22 2.7.4 Comparison of Frequency Response Function.............................23 3 Selection of Active Degrees of Freedom............................................25 3.1 Non-Iterative Methods...................................................................26 3.1.1 Modal Kinetic Energy and Variants..............................................26 3.1.2 Driving Point Residue and Variants..............................................27 3.1.3 Eigenvector Component Product..................................................28 3.2 Iterative Reduction Methods...........................................................29 3.2.1 Effective Independence Distribution.............................................29 3.2.2 Mass-Weighted Effective Independence.......................................32 3.2.3 Variance Based Selection Method.................................................33 3.2.4 Singular Value Decomposition Based Selection Method................34 3.2.5 Stiffness-to-Mass Ratio Selection Method.....................................34 3.3 Iterative Expansion Methods...........................................................35 3.3.1 Modal-Geometrical Selection Criterion...........................................36 3.3.2 Triaxial Effective Independence Expansion...................................36 3.4 Measure of Goodness for Selected Active Set..................................39 3.4.1 Determinant and Rank of the Fisher Information Matrix................39 3.4.2 Condition Number of the Partitioned Modal Matrix........................40 3.4.3 Measured Energy per Mode..........................................................40 3.4.4 Root Mean Square Error of Pseudo-Orthogonality Check.............41 3.4.5 Eigenvalue Comparison................................................................41 4 Two-Step Reduction in MORPACK.......................................................42 4.1 Structure of MORPACK.....................................................................42 4.2 Selection of an Intermediate Dimension.........................................43 4.2.1 Intermediate Dimension Requirements........................................44 4.2.2 Implemented Selection Methods..................................................45 4.2.3 Recommended Selection of an Intermediate Dimension...............48 4.3 Combination of Reduction Methods.................................................49 4.3.1 Overview of All Candidates..........................................................50 4.3.2 Combinations with Modal Information.........................................54 4.3.3 Combinations without Modal Information....................................54 5 Applications........................................................................................57 5.1 Gear Box Model...............................................................................57 5.2 Selection of Additional Active Nodes................................................58 5.3 Optimal Intermediate Dimension......................................................64 5.4 Two-Step Model Order Reduction Results........................................66 5.5 Comparison to One-Step Model Order Reduction Methods..............70 5.6 Comparison to One-Step Hybrid Model Order Reduction Methods...72 5.7 Proposal of a New Approach for Additional Node Selection..............73 6 Summary and Conclusions...................................................................77 7 Zusammenfassung und Ausblick..........................................................79 Bibliography............................................................................................81 List of Tables..........................................................................................86 List of Figures.........................................................................................88 A Appendix.............................................................................................89 A.1 Results of Two-Step Model Order Reduction.....................................89 A.2 Data CD............................................................................................9

Entwurf einer fehlerüberwachten Modellreduktion basierend auf Krylov-Unterraumverfahren und Anwendung auf ein strukturmechanisches Modell

Die FEM-MKS-Kopplung erfordert Modellordnungsreduktions-Verfahren, die mit kleiner reduzierter Systemdimension das Übertragungsverhalten mechanischer Strukturen abbilden. Rationale Krylov-Unterraum-Verfahren, basierend auf dem Arnoldi-Algorithmen, ermöglichen solche Abbildungen in frei wählbaren, breiten Frequenzbereichen. Ziel ist der Entwurf einer fehlerüberwachten Modelreduktion auf Basis von Krylov-Unterraumverfahren und Anwendung auf ein strukturmechanisches Model. Auf Grundlage der Software MORPACK wird eine Arnoldi-Funktion erster Ordnung um interpolativen Startvektor, Eliminierung der Starrkörperbewegung und Reorthogonalisierung erweitert. Diese Operationen beinhaltend, wird ein rationales, interpolatives SOAR-Verfahren entwickelt. Ein rationales Block-SOAR-Verfahren erweist sich im Vergleich als unterlegen. Es wird interpolative Gleichwichtung verwendet. Das Arnoldi-Verfahren zeichnet kleiner Berechnungsaufwand aus. Das rationale, interpolative SOAR liefert kleinere reduzierte Systemdimensionen für gleichen abgebildeten Frequenzbereich. Die Funktionen werden auf Rahmen-, Getriebegehäuse- und Treibsatzwellen-Modelle angewendet. Zur Fehlerbewertung wird eigenfrequenzbasiert ein H2-Integrationsbereich festgelegt und der übertragungsfunktionsbasierte, relative H2-Fehler berechnet. Es werden zur Lösung linearer Gleichungssysteme mit Matlab entsprechende Löser-Funktionen, auf Permutation und Faktorisierung basierend, implementiert.:1. Einleitung 1.1. Motivation 1.2. Einordnung 1.3. Aufbau der Arbeit 2. Theorie 2.1. Simulationsmethoden 2.1.1. Finite Elemente Methode 2.1.2. Mehrkörpersimulation 2.1.3. Kopplung der Simulationsmethoden 2.2. Zustandsraumdarstellung und Reduktion 2.3. Krylov Unterraum Methoden 2.4. Arnoldi-Algorithmen erster Ordnung 2.5. Arnoldi-Algorithmen zweiter Ordnung 2.6. Korrelationskriterien 2.6.1. Eigenfrequenzbezogene Kriterien 2.6.2. Eigenvektorbezogene Kriterien 2.6.3. Übertragungsfunktionsbezogene Kriterien 2.6.4. Fehlerbewertung 2.6.5. Anwendung auf Systeme sehr großer Dimension 3. Numerik linearer Gleichungssysteme 3.1. Grundlagen 3.2. Singularität der Koeffizientenmatrix 3.2.1. Randbedingungen des Systems 3.2.2. Verwendung einer generellen Diagonalperturbation 3.3. Iterative Lösungsverfahren 3.4. Faktorisierungsverfahren 3.4.1. Cholesky-Faktorisierung 3.4.2. LU-Faktorisierung 3.4.3. Fillin-Reduktion durch Permutation 3.4.4. Fazit 3.5. Direkte Lösungsverfahren 3.6. Verwendung externer Gleichungssystem-Löser 3.7. Zusammenfassung 4. Implementierung 4.1. Aufbau von MORPACK 4.2. Anforderungen an Reduktions-Funktionen 4.3. Eigenschaften und Optionen der KSM-Funktionen 4.3.1. Arnoldi-Funktion erster Ordnung 4.3.2. Rationale SOAR-Funktionen 4.4. Korrelationskriterien 4.4.1. Eigenfrequenzbezogen 4.4.2. Eigenvektorbezogen 4.4.3. Übertragungsfunktionsbezogen 4.5. Lösungsfunktionen linearer Gleichungssysteme 4.5.1. Anforderungen und Aufbau 4.5.2. Verwendung der Gleichungssystem-Löser 4.5.3. Hinweise zur Implementierung von Gleichungssystem-Lösern 5. Anwendung 5.1. Versuchsmodelle 5.1.1. Testmodelle kleiner Dimension 5.1.2. Getriebegehäuse 5.1.3. Treibsatzwelle 5.2. Validierung der Reduktionsmethoden an kleinem Modell 5.2.1. Modifizierte Arnoldi-Funktion erster Ordnung 5.2.2. Rationale SOAR-Funktionen 5.2.3. Zusammenfassung 5.3. Anwendung der KSM auf große Modelle 5.3.1. Getriebegehäuse 5.3.2. Treibsatzwelle 5.4. Auswertung 6. Zusammenfassung und Ausblick 6.1. Zusammenfassung 6.2. AusblickFEM-MKS-coupling requires model order reduction methods to simulate the frequency response of mechanical structures using a smaller reduced representation of the original system. Most of the rational Krylov-subspace methods are based on Arnoldi-algorithms. They allow to represent the frequency response in freely selectable, wide frequency ranges. Subject of this thesis is the implementation of an error-controlled model order reduction based on Krylov-subspace methods and the application to a mechanical model. Based on the MORPACK software, a first-order-Arnoldi function is extended by an interpolative start vector, the elimination of rigid body motion and a reorthogonalization. Containing these functions, a rational, interpolative Second Order Arnoldi (SOAR) method is designed that works well compared to a rational Block-SOAR-method. Interpolative equal weighting is used. The first-order-Arnoldi method requires less computational effort compared to the rational, interpolative SOAR that is able to compute a smaller reduction size for same frequency range of interest. The methods are applied to the models of a frame, a gear case and a drive shaft. Error-control is realized by eigenfrequency-based H2-integration-limit and relative H2-error based on the frequency response function. For solving linear systems of equations in Matlab, solver functions based on permutation and factorization are implemented.:1. Einleitung 1.1. Motivation 1.2. Einordnung 1.3. Aufbau der Arbeit 2. Theorie 2.1. Simulationsmethoden 2.1.1. Finite Elemente Methode 2.1.2. Mehrkörpersimulation 2.1.3. Kopplung der Simulationsmethoden 2.2. Zustandsraumdarstellung und Reduktion 2.3. Krylov Unterraum Methoden 2.4. Arnoldi-Algorithmen erster Ordnung 2.5. Arnoldi-Algorithmen zweiter Ordnung 2.6. Korrelationskriterien 2.6.1. Eigenfrequenzbezogene Kriterien 2.6.2. Eigenvektorbezogene Kriterien 2.6.3. Übertragungsfunktionsbezogene Kriterien 2.6.4. Fehlerbewertung 2.6.5. Anwendung auf Systeme sehr großer Dimension 3. Numerik linearer Gleichungssysteme 3.1. Grundlagen 3.2. Singularität der Koeffizientenmatrix 3.2.1. Randbedingungen des Systems 3.2.2. Verwendung einer generellen Diagonalperturbation 3.3. Iterative Lösungsverfahren 3.4. Faktorisierungsverfahren 3.4.1. Cholesky-Faktorisierung 3.4.2. LU-Faktorisierung 3.4.3. Fillin-Reduktion durch Permutation 3.4.4. Fazit 3.5. Direkte Lösungsverfahren 3.6. Verwendung externer Gleichungssystem-Löser 3.7. Zusammenfassung 4. Implementierung 4.1. Aufbau von MORPACK 4.2. Anforderungen an Reduktions-Funktionen 4.3. Eigenschaften und Optionen der KSM-Funktionen 4.3.1. Arnoldi-Funktion erster Ordnung 4.3.2. Rationale SOAR-Funktionen 4.4. Korrelationskriterien 4.4.1. Eigenfrequenzbezogen 4.4.2. Eigenvektorbezogen 4.4.3. Übertragungsfunktionsbezogen 4.5. Lösungsfunktionen linearer Gleichungssysteme 4.5.1. Anforderungen und Aufbau 4.5.2. Verwendung der Gleichungssystem-Löser 4.5.3. Hinweise zur Implementierung von Gleichungssystem-Lösern 5. Anwendung 5.1. Versuchsmodelle 5.1.1. Testmodelle kleiner Dimension 5.1.2. Getriebegehäuse 5.1.3. Treibsatzwelle 5.2. Validierung der Reduktionsmethoden an kleinem Modell 5.2.1. Modifizierte Arnoldi-Funktion erster Ordnung 5.2.2. Rationale SOAR-Funktionen 5.2.3. Zusammenfassung 5.3. Anwendung der KSM auf große Modelle 5.3.1. Getriebegehäuse 5.3.2. Treibsatzwelle 5.4. Auswertung 6. Zusammenfassung und Ausblick 6.1. Zusammenfassung 6.2. Ausblic

Modellreduktion thermischer Felder unter Berücksichtigung der Wärmestrahlung

Transiente Simulationen im Rahmen von Parameterstudien oder Optimierungsprozessen erfor-dern die Anwendung der Modellordnungsreduktion zur Minimierung der Berechnungs¬zeiten. Die aus der Wärmestrahlung resultierende Nichtlinearität bei der Analyse thermischer Felder wird hier als äußere Last betrachtet, wodurch die entkoppelte Ermittlung der strahlungs-beding¬ten Wärmeströme gelingt. Darüber hinaus ermöglichen die infolgedessen konstanten System¬matrizen die Reduktion des Temperaturvektors mit etablierten Verfahren für lineare Systeme, wie beispielsweise den Krylov-Unterraummethoden. Die aus der in der Regel großflächigen Verteilung der thermischen Lasten folgende hohe Anzahl von Systemeingängen limitiert allerdings die erzielbare reduzierte Dimension. Deshalb werden zustandsunabhängige, sich synchron verändernde Lasten zu einem Eingang zusammengefasst. Die aus der Strahlung resultierenden Wärmeströme sind im Gegensatz dazu durch die aktuelle Temperaturverteilung bestimmt und lassen sich nicht derart gruppieren. Vor diesem Hintergrund wird ein Ansatz basierend auf der Singulärwertzerlegung von aus Trai¬ningssimulationen gewonnenen Beispiellastvektoren vorgeschlagen. Auf diese Weise gelingt eine erhebliche Verringerung der Eingangsanzahl, sodass im reduzierten System ein sehr geringer Freiheitsgrad erreicht wird. Im Vergleich zur Proper Orthogonal Decomposition (POD) genügen dabei deutlich weniger Trainingsdaten, was den Rechenaufwand während der Offline-Phase erheblich vermindert. Darüber hinaus dehnt das entwickelte Verfahren die Gültigkeit des reduzierten Modells auf einen weiten Parameterbereich aus. Die Berechnung der strahlungsbedingten Wärmeströme in der Ausgangsdimension bestimmt dann den numerischen Aufwand. Mit der Discrete Empirical Interpolation Method (DEIM) wird die Auswertung der Nichtlinearität auf ausgewählte Modellknoten beschränkt. Schließlich erlaubt die Anwendung der POD auf die Wärmestrahlungsbilanz die schnelle Anpassung des Emissionsgrades. Somit hängt das reduzierte System nicht mehr vom ursprünglichen Freiheitsgrad ab und die Gesamt-simulationszeit verkürzt sich um mehrere Größenordnungen.Transient simulations as part of parameter studies or optimization processes require the appli-cation of model order reduction to minimize computation times. Nonlinearity resulting from heat radiation in thermal analyses is considered here as an external load. Thereby, the determi-nation of the radiation-induced heat flows is decoupled from the temperature equation. Hence, the system matrices become invariant and established algorithms for linear systems, such as Krylov Subspace Methods, can be used for the reduction of the temperature vector. However, in general the achievable reduced dimension is limited as the thermal loads distributed over large parts of the surface lead to a high number of system inputs. Therefore, state-independent, synchronously changing loads are combined into one input. In contrast, the heat flows resulting from radiation are determined by the current temperature distribution and cannot be grouped in this way. Against this background, an approach based on the singular value decomposition of snapshots obtained from training simulations is proposed allowing a considerable decreased input number and a very low degree of freedom in the reduced system. Compared to Proper Orthogonal Decomposition (POD), significantly less training data is required reducing the computational costs during the offline phase. In addition, the developed method extends the validity of the reduced model to a wide parameter range. The computation of the radiation-induced heat flows, which is performed in the original dimension, then determines the numerical effort. The Discrete Empirical Interpolation Method (DEIM) restricts the evaluation of the nonlinearity to selected model nodes. Finally, the application of the POD to the heat radiation equation enables a rapid adjustment of the emissivity. Thus, the reduced system is no longer dependent on the original degree of freedom and the total simulation time is shortened by several orders of magnitude

Proceedings of the ECCOMAS Thematic Conference on Multibody Dynamics 2015

This volume contains the full papers accepted for presentation at the ECCOMAS Thematic Conference on Multibody Dynamics 2015 held in the Barcelona School of Industrial Engineering, Universitat Politècnica de Catalunya, on June 29 - July 2, 2015. The ECCOMAS Thematic Conference on Multibody Dynamics is an international meeting held once every two years in a European country. Continuing the very successful series of past conferences that have been organized in Lisbon (2003), Madrid (2005), Milan (2007), Warsaw (2009), Brussels (2011) and Zagreb (2013); this edition will once again serve as a meeting point for the international researchers, scientists and experts from academia, research laboratories and industry working in the area of multibody dynamics. Applications are related to many fields of contemporary engineering, such as vehicle and railway systems, aeronautical and space vehicles, robotic manipulators, mechatronic and autonomous systems, smart structures, biomechanical systems and nanotechnologies. The topics of the conference include, but are not restricted to: ● Formulations and Numerical Methods ● Efficient Methods and Real-Time Applications ● Flexible Multibody Dynamics ● Contact Dynamics and Constraints ● Multiphysics and Coupled Problems ● Control and Optimization ● Software Development and Computer Technology ● Aerospace and Maritime Applications ● Biomechanics ● Railroad Vehicle Dynamics ● Road Vehicle Dynamics ● Robotics ● Benchmark ProblemsPostprint (published version

Multibody dynamics 2015

This volume contains the full papers accepted for presentation at the ECCOMAS Thematic Conference on Multibody Dynamics 2015 held in the Barcelona School of Industrial Engineering, Universitat Politècnica de Catalunya, on June 29 - July 2, 2015. The ECCOMAS Thematic Conference on Multibody Dynamics is an international meeting held once every two years in a European country. Continuing the very successful series of past conferences that have been organized in Lisbon (2003), Madrid (2005), Milan (2007), Warsaw (2009), Brussels (2011) and Zagreb (2013); this edition will once again serve as a meeting point for the international researchers, scientists and experts from academia, research laboratories and industry working in the area of multibody dynamics. Applications are related to many fields of contemporary engineering, such as vehicle and railway systems, aeronautical and space vehicles, robotic manipulators, mechatronic and autonomous systems, smart structures, biomechanical systems and nanotechnologies. The topics of the conference include, but are not restricted to: Formulations and Numerical Methods, Efficient Methods and Real-Time Applications, Flexible Multibody Dynamics, Contact Dynamics and Constraints, Multiphysics and Coupled Problems, Control and Optimization, Software Development and Computer Technology, Aerospace and Maritime Applications, Biomechanics, Railroad Vehicle Dynamics, Road Vehicle Dynamics, Robotics, Benchmark Problems. The conference is organized by the Department of Mechanical Engineering of the Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) in Barcelona. The organizers would like to thank the authors for submitting their contributions, the keynote lecturers for accepting the invitation and for the quality of their talks, the awards and scientific committees for their support to the organization of the conference, and finally the topic organizers for reviewing all extended abstracts and selecting the awards nominees.Postprint (published version