Im Rahmen des an dem Institut für Verbundstoffe (IVW) und am Institut für Kraftfahrwesen (ika) Aachen durchgeführten Forschungsprojektes wurden Zusammenhänge zwischen Faser-Kunststoff-Verbund-(FKV)-Werkstoffsystemen und zugehörigen Verarbeitungstechnologien einerseits und den dynamischen und akustischen Eigenschaften andererseits untersucht. Innerhalb des IVW wurde die experimentelle Modalanalyse sowie deren numerische Simulation durchgeführt. Bei gleichartiger Ausprägung der Eigenform wurden die jeweiligen Eigenfrequenzen miteinander verglichen. Anschließend erfolgte ein Vergleich der Ergebnisse mit der strukturdynamischen Simulation. Durch die experimentelle Modalanalyse wurde der Einfluss von verschiedenen Fertigungsparametern auf das modale Verhalten untersucht. Zusammenfassend bleibt festzuhalten, dass die Erhöhung der Plattendicke eine Steigerung der Eigenfrequenzen bewirkt. Eine gezielte Steigerung der Elastizitätskenngrößen, beispielsweise durch CF-Verstärkung, an Stelle von Glas- bzw. Naturfaser oder Erhöhung des Faservolumen/-massenanteils hat einen Anstieg der Eigenfrequenz zur Folge. Die modalen Dämpfungen der geprüften Platten aus Papier-GMT und Matten-GMT größer war als die aus LFT, NMT und SMC hergestellten Prüfplatten. Im Bereich der geringsten Dämpfung lagen die Organobleche sowie die im RTM-Verfahren gefertigten Platten. Die strukturdynamische Simulation wurde über die Finite Elemente Methode vorgenommen. DMTA-Messungen lieferten die Werkstoffkennwerte zur Simulation. Ein Vergleich der simulierten und der experimentell ermittelten Ergebnisse zeigte eine gute Übereinstimmung hinsichtlich der Ausprägung gleicher Eigenformen. Im Mittelpunkt der Untersuchungen am ika stand die Ermittlung der akustischen Eigenschaften der FKV anhand von Abstrahlverhalten, Schalldämm-Maß und Absorptionsgrad unter Einbeziehung der metallischen Werkstoffe Stahl und Aluminium. Im Hinblick der wachsenden Bedeutung von Simulationen bei der Produktentwicklung wurde mit der Randelemente-Methode (BEM) das Abstrahlverhalten prognostiziert und anhand von Messungen verifiziert. Jeder FKV zeigt eine materialspezifische Abstrahlcharakteristik, die wesentlich von der Dicke, den Einspannbedingungen und vom Faservolumengehalt beeinflusst wird, Die wesentliche Erkenntnis dieser Untersuchung ist jedoch, dass durch Faservolumengehalt und Faserart ein FKV an die jeweiligen 'akustischen' Anforderungen angepasst werden kann: Tritt in einem bestimmten Frequenzbereich (etwa bei Anregung durch einen Verbrennungsmotor) ein Resonanzproblem auf (Scheppern o.a.), so kann man durch Änderung des Faservolumengehalts oder der Faserart die Eigenfrequenz des FKV-Bauteils so verschieben, das dieser Effekt nicht mehr auftritt. Das Bauteil ist akustisch optimierbar. Das Schalldämm-Maß ist für alle FKV in weiten Frequenzbereichen wesentlich schlechter als das von Stahl. Es ist im niederfrequenten Bereich bei allen FKV höher als das von Stahl, jedoch nicht vergleichbar mit Absorptionsmaterialien. Dem Bericht angefügt ist ein Handbuch über die strukturdynamischen und akustischen Eigenschaften von FKV.


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    Titel :

    FKV Akustik. Vorhaben Nr. 259. Akustisches Verhalten von Faser-Kunststoff-Verbunden. Abschlussbericht


    Beteiligte:
    Duan, M.S. Xin (Autor:in) / Heß, Heiko (Autor:in) / Päßler, Michael (Autor:in) / Obst, Heike-Ursula (Autor:in)


    Erscheinungsdatum :

    2004


    Format / Umfang :

    160 Seiten, 90 Bilder, Tabellen, 6 Quellen


    Medientyp :

    Report


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch