Optimierung der Fügestellen von Bauteilen unter Berücksichtigung multifrequenter Schwingungsanregung und nichtlinearer Kontaktkräfte im Frequenzbereich

考虑多频振动激励和频率范围内的非线性接触力的部件接头优化

• 批准号: 53797010
• 负责人: Dr.-Ing. Lars Panning-von Scheidt
• 金额: --
• 依托单位: Institut für Dynamik und Schwingungen (IDS)
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2007-12-31 至 2012-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/53797010?language=en
• 关键词: Optimierung; der; gestellen; von; Bauteilen

Komplexe mechanische Strukturen enthalten zumeist eine Vielzahl Fügestellen, über die verschiedene Komponenten miteinander verbunden sind. In diesen Fügestellen treten nichtlineare Kontaktkräfte auf, die eine geschlossene dynamische Analyse der Gesamtstruktur zumeist deutlich erschweren. Die Vorhersage insbesondere der Dämpfung und damit der zu erwartenden Schwingungsamplituden kommt jedoch eine entscheidende Bedeutung zu. Aus diesem Grund wurden in der Vergangenheit am Institut für Dynamik und Schwingungen der Leibniz Universität Hannover Verfahren entwickelt, mit deren Hilfe das Schwingungsverhalten von Strukturen mit Fügestellen am Beispiel gekoppelter Turbinenschaufeln analysiert werden kann. Um eine rechenzeitintensive Zeitschrittintegration zur Lösung der nichtlinearen Differenzialgleichung zu umgehen, wurde bisher die Harmonische Balance zur Linearisierung der nichtlinearen Kontaktkräfte angewandt. Dieses Verfahren hat sich für Strukturen mit nichtlinearen Elementen bewährt und ermöglicht eine gute Näherung des Schwingungsverhaltens, wenn die Schwingungserregung und -antwort nahezu harmonisch angenommen werden können. Die Ergebnisse aktueller Untersuchungen zeigen aber, dass dies insbesondere bei starken Nichtlinearitäten wie der Kontaktseparation nicht mehr gewährleistet ist. Aus diesem Grund soll ein Verfahren basierend auf der Höher Harmonischen Balance entwickelt werden, das es erlaubt, eine simultane multifrequente Anregung der Struktur ebenso zu betrachten wie eine Schwingungsantwort, die höher Harmonische enthält. Zu diesem Zweck sollen schrittweise ein-, zwei- und dreidimensionale Kontaktmodelle betrachtet und insbesondere numerische Verfahren entwickelt werden, die eine effiziente Berechnung des nichtlinearen Systems erlauben. Neben dieser methodenorientierten Vorgehensweise sollen die entwickelten Berechnungsverfahren zum einen experimentell validiert und zum anderen in industrietaugliche Anwenderprogramme umgesetzt werden. Diese sollen die bisher zur Verfügung stehenden Programmpakete ersetzen und einen deutlich erweiterten Anwendungsbereich erschließen, mit dem Ziel, die Dynamik reibungsgedämpfter Strukturen mit großer Genauigkeit und Zuverlässigkeit vorherzusagen.

复杂的机械结构包括一个Vielzahl Fügestellen，它是一个复杂的部件。在这段时间里，没有任何联系，一个一般的动态分析的整体结构是德国人。Die Vorhersage insbesondere der Dämpfung und damit der zu erwartenden Schwingungsamplituden kommt jedok eine entscheidende Bedeutung zu.这一成果是由汉诺威莱布尼茨大学动力学与振动研究所的研究人员开发的，该研究所的结构振动分析工具可用于韦尔登的涡轮增压器。Um eine rechenzeitintensive Zeitschrittintegration zur Lösung der nichtlinearen Differenzialgleichung zu umgehen，wurde bisher die Harmonische Balance zur Linearisierung der nichtlinearen Kontaktkräfte angewandt.这种方法使结构和非线性元素之间的关系变得更好，并使一个很好的非线性的Schwingungsverhaltens，当Schwingungserregung和-antwort nahezu harmonisch angenommen韦尔登können时。然而，在这种情况下，由于非线性效应的存在，使得接触分离并不梅尔明显。由于这种Grund是基于最高谐波平衡韦尔登的，因此它是一种多频率的同步结构，与最高谐波平衡的Schwingungsantwort一样。通过这种方法，我们可以建立一个二维、三维的边界元模型，并通过韦尔登，有效地对非线性系统进行建模。如果这种方法是有针对性的，那么就必须在工业生产中进行实验验证和推广。这需要更好地确保程序的安全性，并使德国的安全性更好，包括Ziel，Dynamik reibungsgedämpfter Strukturen，具有更大的Genauigkeit和Zuverlässigkeit vorherzusagen。