Ziel der Arbeiten war die schwingungstechnische Verbesserung eines innovativen prototypischen Drehgestells für zukünftige Schienenfahrzeuge im Hochgeschwindigkeitssektor. Aufbauend auf der Fertigungszeichnung und den Ergebnissen aus der statischen und dynamischen Prüfung einer Blattfeder in CFK-Bauweise mit passiver Dämpfung wurde ein FE-Modell des Blattfedersystems erstellt. Mit diesem Modell konnte das System sowohl unter statischen als auch unter dynamischen Randbedingungen hinreichend gut abgebildet werden. Mit dem FE-Modell wurde sowohl eine Modalanalyse zur Ermittlung der Eigenfrequenzen und -formen, als auch eine transiente Analyse zur Berechnung der Strukturantwort auf die Streckenanregung durchgeführt. Im Mittelpunkt der Untersuchungen stand die Schwingungsunterdrückung bzw. -dämpfung im ersten Nickeigenmode bei ca. 9 Hz durch in die Feder integrierte piezokeramische Aktuatorik. Basierend auf den FE-Berechnungen für das aktiv geregelte Blattfedersystem erfolgte die Fertigung eines repräsentativen Blattfederdemonstrationsobjektes mit integrierten piezoelektrischen Folienmodulen. Mit Hilfe eines eigens dafür entwickelten Versuchsaufbaus wurden statische und dynamische Untersuchungen des passiven, des aktiven und des geregelt aktiven Systems durchgeführt. Ein Vergleich der Messergebnisse mit den Ergebnissen der FE-Simulation zeigt eine sehr gute Übereinstimmung. Die passive Dämpfung des Systems ist erwartungsgemäß gering. Im Gegensatz dazu lässt sich die Dämpfung durch die geregelte Ansteuerung der Aktoren um den Faktor 13 steigern, so dass eine deutliche Verbesserung des Schwingungsverhaltens realisiert werden konnte. Den vorliegenden Ergebnissen zufolge bieten insbesondere strukturkonform integrierte Aktuatoren auch in strukturmechanisch hoch beanspruchten Faserverbundstrukturen zukünftiger Drehgestelle ein hohes Erfolgspotential zur Komfortsteigerung moderner Wagenkästen.
Aktive Schwingungsdämpfung in GFK-Leichtbaublattfedern für innovative Drehgestelle moderner Schienenfahrzeuge
2003
8 Seiten, 12 Bilder, 1 Tabelle, 3 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
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