Johann Groß

Articles published in peer-reviewed journals

1. Gross, J.; Gupta, V.; Berthold, C.; Krack, M.: A new paradigm for multi-fidelity continuation using parallel model refinement. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 2024. doi: 10.1016/j.cma.2024.116860
2. Schwarz, S.; Reil, J.; Gross, J.; Hartung, A.; Rittinger, D.; Krack, M.: Friction Saturated Limit Cycle Oscillations - Test Rig Design and Validation of Numerical Prediction Methods. J. Eng. Gas Turbines Power, 2023. doi: 10.1115/1.4063769
3. Ferhatoglu, E.; Groß, J.; Krack, M.: Frequency response variability in friction-damped structures due to non-unique residual tractions: Obtaining conservative bounds using a nonlinear-mode-based approach. Mechanical Systems and Signal Processing, 2023. doi: 10.1016/j.ymssp.2023.110651
4. Berthold , C.; Gross, J.; Frey, C.; Krack, M.: Fully Coupled Numerical Analysis of Flutter Induced Limit Cycle Oscillations: Frequency Versus Time Domain Methods. Accepted in Journal of Engineering for Gas Turbines and Power
5. Gehr, F.; Theurich, T.; Monjaraz-Tec, C.; Gross, J.; Schwarz, S.; Hartung, A.; Krack, M.: Computational and experimental analysis of the impact of a sphere on a beam and the resulting modal energy distribution. Mechanical Systems and Signal Processing, 180, 109407, 2022, doi: https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2022.109407
6. Monjaraz-Tec C.; Kohlmann L.; Schwarz S.; Hartung A., Gross j.; Krack M.: Prediction and validation of the strongly modulated forced response of two beams undergoing frictional impacts. Mechanical Systems and Signal Processing, 180, 109410, 2022, doi: https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2022.109410
7. Müller, F.; Woiwode, L.; Gross. ; Scheel, M.; Krack, M.: Nonlinear Modal Testing using Base Excitation. Mechanical Systems and Signal Processing, 177, 109170, 2022, doi: https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2022.109170
8. Woiwode, L.; Müller, F.; Gross, J.; Scheel, M.; Krack, M.: How Intrusive Are Accelerometers for Measuring Nonlinear Vibrations? A Case Study on a Compressor Blade Subjected to Vibro-Impact Dynamics? Journal of Vibration and Acoustics 144(4), 2022 . doi: 10.1115/1.4053357
9. Berthold, C.; Gross, J.; Frey, C.; Krack, M.: Development of a fully-coupled harmonic balance method and a refined energy method for the computation of flutter-induced Limit Cycle Oscillations of bladed disks with nonlinear friction contacts. Journal of Fluids and Structures (102), 2021. doi: 10.1016/j.jfluidstructs.2021.103233
10. Monjaraz, C.; Gross, J.; Krack, M.: A massless boundary component mode synthesis method for elastodynamic contact problems. Journal of Computers and Structures.
11. Gross, J.; Krack, M.: Multi-Wave Flutter Vibrations in Mistuned Cascades With Tip-Shroud Friction. Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, Mar 2021, 143(5), doi: 10.1115/1.4047889.
12. Gastaldi, C.; Gross, J; Scheel, M.; Berutti, T.M.; Krack, M.: Modeling Complex Contact Conditions and Their Effect on Blade Dynamics. Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, Dec 2020, 143(1), doi: 10.1115/1.4049186.
13. Woiwode, L.; Gross, Krack, M.: Effect of Modal Interactions on Friction-Damped Self-Excited Vibrations. Journal of Vibration and Acoustics, Oct 2020, 143(3), doi: 10.1115/1.4048396.
14. Berthold, C.; Gross, J.; Frey, C.; Krack, M.: Analysis of Friction-Saturated Flutter Vibrations With a Fully-Coupled Frequency Domain Method. Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, Oct 2020, 142(11), doi: 10.1115/1.4048650.
15. Berthold, C.; Gross, J.; Frey, C.; Krack, M.: Numerical Investigation of Flutter Vibrations of Shrouded Turbine Blades with Fully –C oupled Nonlinear Frequency Domain Methods. Journal of Fluids and Structures.
16. Lacayo, R.; Pesaresi, L.; Gross, J.; Fochler, D.; Armand, J.; Salles, L.; Schwingshackl, C.W.; Allen, M.; Brake, M.R.W.: Nonlinear modeling of structures with bolted joints: A comparison of two approaches based on a time-domain and frequency-domain solver, Mechanical Systems and Signal Processing 114, 413-438, 2019, doi: 10.1016/j.ymssp.2018.05.033
17. Schwarz, S.; Kohlmann, L.; Hartung A.; Gross, J.; Scheel, M.; Krack, M.: Validation of a turbine blade component test with frictional contacts by phase-locked-loop and force-controlled measurements, J. Eng. Gas Turbines Power, 2018. doi: 10.1115/1.4044772
18. Gross, J.; Krack, M.: Multi-Wave Vibrations caused by Flutter Instability and Nonlinear Tip Shroud Friction, J. Eng. Gas Turbines Power, 2018. 1115/1.4044884
19. Theurich, T.; Gross, J.; Krack, M.: Effects of modal energy scattering and friction on the resonance mitigation with an impact absorber. Journal of Sound and Vibration 442, 71-89, 2019. doi: 10.1016/j.jsv.2018.10.055
20. Hartung, A.; Hackenberg, H.-P.; Krack, M.; Gross, J.; Heinze, T.; Panning-von Scheidt, L.: Rig and Engine Validation of the Nonlinear Forced Response Analysis Performed by the Tool OrAgL. Eng. Gas Turbines Power 141(2), 9pp, 2018. doi: 10.1115/1.4041160
21. Gross, J.; Buhl, P.; Weber, U.; Schuler, X.; Krack, M.: Effect of creep on the nonlinear vibration characteristics of blades with interlocked shrouds. International Journal of Non-Linear Mechanics 99, 240-246, 2018. doi: 10.1016/j.ijnonlinmec.2017.12.002
22. Gross, J.; Schoenenborn, H.; Krack, M.: Analysis of the effect of multi-row and multi-passage aerodynamic interaction on the forced response variation in a compressor configuration – part 2: effects of additional structural mistuning. J. Eng. Gas Turbines Power 140(5), 9pp, 2018. doi: 10.1115/1.4038869

Book Chapter

1. Gross, J.; Brake, M.R.W.: A Standard Practice for Modeling Bolted Joints in a Finite Element Package, The Mechanics of Jointed Structures (2018), Brake, Matthew R.W. (Ed.), ISBN: 978-3-319-56818-8.
2. Brake, M.R.W.; Gross, J.; Lacayo, R.M.; Salles, L.; Schwingshackl, C.W.; Reuss, P.; Armand, J.: Reduced Order Modeling of Nonlinear Structures with Frictional Interfaces, The Mechanics of Jointed Structures (2018), Brake, Matthew R.W. (Ed.), ISBN: 978-3-319-56818-8.

Book

1. Krack, M; Gross, J.: Harmonic Balance for Nonlinear Vibration Problems . Springer, Mathematical Engineering Series (2019), 160 pages, ISBN: 978-3-030-14022-9, doi: 1007/978-3-030-14023-6

Software

1. NLvib (ila.uni-stuttgart.de/nlvib/): An open source MATLAB tool for computational nonlinear vibration analysis    (Harmonic Balance, shooting method, path continuation, nonlinear modal analysis, etc.)
2. PEACE: An open source MATLAB tool for parallelized model refinement and multi-fidelity continuation. The theory behind the method and numerical examples are presented in [doi: 10.1016/j.cma.2024.116860].

Conference Papers

1. Dreher, T.; Balaji, N.N.; Gross, J.; Brake, M.R.W.; Krack, M.: Gerrymandering for Interfaces: Modeling the Mechanics of Jointed Structures. In: Kerschen G., Brake M.R.W., Renson L. (eds) Nonlinear Structures and Systems, Volume 1. Conference Proceedings of the Society for Experimental Mechanics Series (2020). Springer, Cham, doi: 10.1007/978-3-030-12391-8
2. J.; Armand. J.; Lacayo, R.M.; Reuss, P.; Salles, L.; Schwingshackl, C.W.; Brake, M.R.W.; Kuether, R.J.: A Numerical Round Robin for the Prediction of the Dynamics of Jointed Structures. In: Allen M., Mayes R., Rixen D. (eds) Dynamics of Coupled Structures, Volume 4. Conference Proceedings of the Society for Experimental Mechanics Series (2016). Springer, Cham, doi: 10.1007/978-3-319-29763-7_10
3. Gross, J; Seeger, B.; Peter S.; Reuss, P.: Applying the Transmission Simulator Techniques to the Ampair 600 Wind Turbine Testbed. In: Allen M., Mayes R., Rixen D. (eds) Dynamics of Coupled Structures, Volume 4. Conference Proceedings of the Society for Experimental Mechanics Series (2016). Springer, Cham, doi: 10.1007/978-3-319-29763-7_20
4. Schreyer F.; Gross J.; Reuss P.; Junge M.; Schoenenborn H.: Consideration of Interface Damping in Shrouded Mistuned Turbine Blades. In: Allen M., Mayes R., Rixen D. (eds) Dynamics of Coupled Structures, Volume 1. Conference Proceedings of the Society for Experimental Mechanics Series (2014). Springer, Cham, doi: 10.1007/978-3-319-04501-6_9
   
   

Master Luft- und Raumfahrttechnik

• Strukturdynamik Programmierseminar
  Der Schwerpunkt dieser Veranstaltung liegt auf modernen numerischen Methoden in der nichtlinearen Strukturdynamik und deren numerischer Implementierung in MATLAB. Die für diesen Kurs entwickelten nuermischen Tool-Suite (NLvib) ist als Open-Source-Software veröffentlicht (siehe Publikationsliste)

• Seit 01/2020: Postdoktorand mit dem Ziel der Habilitation, Institut für Luftfahrtantriebe, Universität Stuttgart, Deutschland
• 12/2019: Promotion (Dr.-Ing.), Fakultät für Luft- und Raumfahrttechnik, Universität Stuttgart, Deutschland,
  Thesis: Numerical analysis of flutter-induced multi-wave vibrations of bladed disks with tip-shroud friction
• 11/2013 - 12/2019: Wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Universität
  Stuttgart
  • 06/2016 - 12/2019: Institut für Luftfahrtantriebe (ILA)
  • 11/2013 - 05/2016: Institut für Nichtlineare Mechanik (INM)
• 07/2011 - 09/2012: Forschungsaufenthalt in Georgie, Institute of Technology, Atlanta, Georgie, USA.
  Forschungsthema: Evaluation of near surface material degradation in concrete using nonlinear Rayleigh surface waves,
  Wiss. Betreuer: Prof. Laurence J. Jacobs
• 10/2007 - 10/2013: Studium des Technologiemanagement (Dipl.-Ing.) an der Universität Stuttgart, Deutschland

• 2023 Best Paper Award, International Gas Turbine Institute, Structures and Dynamics, ASME, USA
• 2022 Best Paper Award, International Gas Turbine Institute, Structures and Dynamics, ASME, USA
• 2022  Aufnahme in das Eliteprogramm für Postdoktorandinnen und Postdoktoranden der Baden-Württemberg Stiftung mit dem Forschungsprojekt „Analyse der Variabilität der Schwingungsantwort reibungsgedämpfter Systeme“
• 2020 Best Paper Award, Journal of Vibration and Acoustics, ASME, USA
• 2018 Best Tutorial Award, International Gas Turbine Institute, ASME, USA
• 07/2011 – 09/2012 DAAD Austauschstipendium an der Georgia Institute of Technology

Wir sind permanent auf der Suche nach geeigneten KandidatInnen für Abschlußarbeiten und Hiwi-Tätigkeiten. Die nachfolgende Liste stellt eine Auswahl der Themen der letzten zwei Jahre dar.

We are permanently looking for suitable candidates for final theses and student assistantships. The following list is a selection of topics from the last two years.

• "Entwicklung einer nichtlinearen FSI Methode zur Simulation von Tragflächenflattern mit und ohne Impulsabsorber" - Master thesis , 2023, University of Stuttgart
• "Development of a Parallel Adaptive Harmonic Refinement Method for Nonlinear Long-Periodic Vibrations based on Harmonic Balance (HB)" - Master thesis, 2023, University of Stuttgart
• "Development of a Holistic Nonlinear Frequency Domain Approach for Rotordynamics with Gas Foil Bearings" - Master thesis, 2023, University of Stuttgart
• "Development of a contact interface model order reduction method using BEM" - Bachelor thesis, 2023, University of Stuttgart
• "Entwicklung einer 'nonlinear Component Mode Synthesis' Methode" - Master thesis, 2023, University of Stuttgart
• "Possibilities and Limitations of state-of-the-art non-linear analysismethods compared to methods accepted and adapted in industry - An analyis of bearing nonlinearities" - Master thesis, 2022 , Airbus Defence and Space GmbH and University of Stuttgart
• "Modellierung der Variabilität reibungsgedämpfter Strukturen mithilfe der nichtlinearen Modalanalyse und -synthese" - Master thesis, 2022, University of Stuttgart

2018 Gründung einer Transfer- und Gründerunternehmung im Rahmen der TTI GmbH (Technologie-Transfer-Initiative). Die Firma NoVibTech wurde auf meine Initiative hin als Forscher an der Universität Stuttgart gegründet. Als Geschäftsführer dieser Firma freue ich mich, dass ich bereits namhafte Unternehmen der deutschen Turbomaschinen-, Automobil und Werkzeugindustie gewonnen zu haben.

Seitdem hat das NoVibTech Team zahlreiche Industrialisierungsprojekte der hier am Institut, aber auch von anderen Forschungsgruppen entwickelte numerische Methoden zur Schwingungsvorhersage erfolgreich abgeschlossen. Darunter zählen industialisierte Softwarelösungen:

• zur Vorhersage fremd- und selbsterregter Schwingungen unter Berücksichtigung dynamischer Kontaktinteraktionen im Frequenzbereich [ doi: 10.1115/1.4063769, doi: 10.1115/1.4044772],
• zur Vorhersage nicht-glatter Kontaktinteraktionen von elastischen Strukturen im Zeitbereich [ doi: 10.1016/j.compstruc.2021.106698, doi: 10.1016/j.ymssp.2022.109410],
• zur Modellierung und Vorhersage des Schwingungsverhaltens [ doi: 10.1115/1.4038869], sowie Identifikation [ doi: 10.1115/1.4055019] verstimmter beschaufelter Scheiben,
• u.v.m.

Die Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit der Methoden bewerten wir stets wissenschaftlich gegenüber dem aktuellen Stand der Technik und den an unserem Institut oder unseren Partnern durchgeführten Messungen.

Unsere Idee:

Unser Schwerpunkt liegt in der Entwicklung von Softwarelösungen zur Berechnung des Schwingungsverhaltens von Strukturen, die aufgrund ihrer Komplexität mit herkömmlichen Finite-Elemente-Softwarepaketen nicht oder nur unzureichend berechnet werden können.

Unsere Zielgruppe :

Unternehmen, die in ihren jeweiligen Branchen technologisch führend sind (Turbomaschinen, Automotive, etc.). Diese Geschäftspartner können ihre technologischen Herausforderungen mit den modernsten Lösungen bewältigen. Geschäftskunden, die aus Forschungskooperationen, einschließlich öffentlich geförderter Projekte, hervorgehen. Insbesondere universitäre Einrichtungen und Partnerunternehmen.