FE-basierte Mehrfeldmodellierung zur Simulation der aktiven Schallreduktion von Leichtbaustrukturen

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Durch den Einsatz von multifunktionalen Materialien, wie z.B. piezoelektrischen Keramiken, lassensich intelligente Leichtbaustrukturen entwickeln, die die Fähigkeit besitzen, sich selbständig an wechselnde Betriebsbedingungen und äußere Einflüsse anzupassen, um so das Schwingungs- und Abstrahlverhalten in einem positiven Sinne zu beeinflussen. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung einer numerischen Berechnungsmethode zur effektiven Auslegung und vollständigen Simulation intelligenter Leichtbaustrukturen unter Einbeziehung der elektromechanischen und vibroakustischen Kopplung. Dafür sollen FE-basierte Modellierungsansätze, die das Verhalten passiver Grundstrukturen, piezoelektrischer Energiewandler sowie umgebender akustischer Innen- und Außenräume beschreiben, im Rahmen eines gekoppelten Gesamtsystems verknüpft werden. Der Schwerpunkt des Forschungsprojektes liegt dabei auf der numerischen Abbildung unendlich ausgedehnter Fluidbereiche. Zu diesem Zweck sollen die Eigenschaften der Perfectly Matched Layer-Verfahren bei der Freifeldmodellierung, im Hinblick auf die Einbeziehung von Regelungsmethoden untersucht und weiterentwickelt werden. Um die Wirkungsweise und Anwendungsmöglichkeiten der Perfectly Matched Layer-Verfahren bei der modellbasierten Reglerauslegung zu analysieren, wird das elektromechanisch- akustisch gekoppelte Gesamtmodell der Regelstrecke so aufbereitet, dass es als Subsystem in die mathematische Beschreibung des Regelkreises eingeht. Auf diese Weise entsteht ein allgemeingültiger Ansatz mit dem sich sowohl Feedback-Regelungen als auch Feedforward- Steuerungen in effizienter Form simulieren lassen.