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Strukturelle Dynamik

Strukturelle Dyanamik

Die Strukturdynamik befasst sich mit der Charakterisierung der strukturellen Eigenschaften. Alle Strukturen sind physikalischen Kräften ausgesetzt, die ihre Leistung beeinträchtigen. Ob ein Windturbinenblatt in einem Offshore-Sturm vibriert, ein Flugzeug während eines Fluges Turbulenzen ausgesetzt ist oder Maschinen, die selbst erzeugten Vibrationen ausgesetzt sind - diese Kräfte testen die Integrität von Strukturen.

Strukturelle Dynamik

Doch auch wenn Strukturen widerstandsfähig und steif sein müssen, kann es unnötig und kostspielig sein, sie übermäßig zu konstruieren - insbesondere, wenn das Gewicht eine Rolle spielt. Und einige Strukturen, wie z.B. die Motorhalterungen, dürfen nicht zu starr sein. Sie müssen Vibrationen absorbieren, um den Komfort zu maximieren.

 

Wenn Sie verstehen, wie sich Strukturen im Betrieb verhalten, können Ingenieure ihre Entwürfe optimieren, die strukturelle Integrität überwachen und die Leistung maximieren. Diese Artikel sind dazu bestimmt:

  • Beschreiben Sie, was strukturdynamische Messungen und Analysen sind, warum es wichtig ist, sie durchzuführen und wie sie typischerweise durchgeführt werden
  • Erklären Sie den Unterschied zwischen Tests und Simulationen und wie der kombinierte Einsatz von Vorteil sein kann
  • Erklären Sie den Unterschied zwischen Signalanalyse und Systemanalyse
  • Geben Sie einen Überblick über die am häufigsten verwendeten Anwendungen
  • Heben Sie wichtige Trends in der Strukturdynamik hervor.

 

Strukturelle Charakterisierung

Bei der Strukturdynamik geht es um die Charakterisierung der strukturellen Eigenschaften und des Verhaltens von Strukturen. Strukturelle Eigenschaften werden durch eine Reihe von Modalparametern ausgedrückt, die jeweils aus einer Modenform mit einer zugehörigen Eigenfrequenz (Resonanz) und einem Dämpfungswert bestehen. Die modalen Parameter werden aus einem mathematischen Modell abgeleitet, das die Beziehung zwischen den Eingängen und den Ausgängen beschreibt, und können mithilfe der klassischen Modalanalyse oder der operativen Modalanalyse (OMA) ermittelt werden.

Bei der klassischen Modalanalyse wird die Struktur mit Schlaghämmern oder Modalerregern (Modal Shaker) angeregt, während bei der operationellen Modalanalyse eine natürliche Anregung verwendet wird. In beiden Fällen wird die Reaktion typischerweise mit Beschleunigungssensoren gemessen.

Die Bestimmung, wie sich Schocks auf eine Struktur auswirken, ist eine besondere Art der strukturellen Charakterisierung. Zu diesem Zweck wird das aus Transienten im Zeitbereich berechnete Schockantwortspektrum (SRS) verwendet.

Das strukturelle Verhalten wird mit Hilfe von Techniken wie der Analyse von Betriebsablenkungsformen (ODS) zur Bestimmung der Schwingungsmuster von Strukturen unter verschiedenen Betriebsbedingungen oder mit Hilfe der permanenten strukturellen Gesundheitsüberwachung (SHM) beobachtet, um den strukturellen Zustand kontinuierlich zu verfolgen und das erforderliche Gesundheitsmanagement der Struktur zu bestimmen.

Integration von Test und Simulation

Strukturen werden oft mit Hilfe von Finite-Elemente-Modellen (FE) entworfen, und ihre Geometriemodelle und Ergebnisvorhersagen sind sehr nützlich für die Optimierung der Tests.


Durch den Import von detaillierten FE-Modellen können Sie nicht nur einfachere Testmodelle erstellen, die hochgenau sind. FE-Modelle helfen Ihnen auch bei der Definition optimaler Anregungs- und Reaktions-DOFs, um die bestmöglichen Testergebnisse zu erzielen. FE-Vorhersagen können mit den Testergebnissen korreliert werden, und die Testdaten können zur Aktualisierung der FE-Modelle wieder in die Simulationstools importiert werden.

Einführung in die strukturdynamische Messung und Analyse

Niels-Jørgen Jacobsen

Niels Jørgen Jacobsen

Strukturdynamik

Niels-Jørgen hat Abschlüsse von der Technischen Universität Dänemark und der Copenhagen Business School und hat zahlreiche Fachartikel und Artikel über Strukturdynamik veröffentlicht.

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