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Problemstellungen - Messungen/Analyse - Lösungen

Problemstellungen:
Bei der Neuentwicklung von Maschinen und Anlagen steht der Ingenieur vor vielfältigen Aufgaben. Moderne Maschinen werden heutzutage nicht nur nach rein statischen Gesichtspunkten konstruiert, sondern vielmehr nach ihrem dynamischen Verhalten. Damit muss sich der Ingenieur neben den Problemen der Modellbildung (Rechenmodell) mit den Problemen der Parameteridentifikation auseinandersetzen. Ausgangspunkt für die mathematische Modellbildung sind sehr oft die elastomechanischen Parameter (physikalische Ersatzsystem) der originalen Maschine wie:

Massen-/Massenträgheitsmomente
Steifigkeiten
Dämpfungen
Elastizitätsmodul.

Messungen/Analyse:

Für die experimentelle Bestimmung dynamischer Kennwerte müssen grundsätzlich bestimmte Voraussetzungen getroffen werden. Dazu gehören neben dem Modellcharakter (Mehrkörpermodell/Kontinuamodell – linear/nichtlinear) auch alle Fragen nach den Randbedingungen. Gerade bei komplizierten Konstruktionen ist es oft sehr schwierig geeignete Randbedingungen wie z.B.: Einspannungen, Vorspannungen oder Flächenpressungen zu ermitteln. Hier helfen sehr oft numerische Methoden wie z.B. FEM weiter. Prinzipiell werden zur experimentellen Bestimmung die Verfahren:

Ausschwingversuch
erregte Schwingungen aktiv/passiv

verwendet. Unter Zuhilfenahme von Resonanzkenngrößen oder der Auswertung von Ortskurven können z.B. die dynamischen Kennwerte wie:

E-Modul
Verlustfaktor
Ausbreitungsgeschwindigkeiten
Steifigkeiten
Dämpfungen

bestimmt werden.

Lösungen:

Unter Zuhilfenahme gesicherter dynamischer Kennwerte kann der Ingenieur mit einem geeigneten Modell umfassende Berechnungen/Simulationen durchführen. Dabei können im Vorfeld sehr wichtige Aussagen für das zu erwartende dynamische Verhalten der Maschine wie:

Eigenfrequenzen
Eigenformen
kritische Drehzahlen
dynamische Kräfte
Isolationseigenschaften

getroffen werden. Mit diesen Ergebnissen ist der Ingenieur in der Lage im Vorfeld geeignete konstruktive Maßnahmen zu ergreifen um später aufwendige und vor allem kostenintensive Veränderungen zu minimieren.

Parameteridentifikation
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19.07.05 (c) AMESYS