Mechanische Tragstrukturen im Leichtbau erfordern geeignete Maßnahmen, um die Anfälligkeit für Strukturschwingungen zu reduzieren. Bei extremen Leichtbauanforderungen, wie sie insbesondere in der Luft- und Raumfahrt gestellt werden, sind Dämpfungsmaßnahmen gefordert, die ohne oder nur mit geringen zusätzlichen Massen umzusetzen sind. Dies führt zur Forderung nach der Integration der Dämpfungserhöhung in den strukturinhärent vorhandenen Komponenten. Am Beispiel eines Gittermastes in typischer, differentieller Leichtbauweise werden in der vorliegenden Arbeit die Möglichkeiten zur Erhöhung der Strukturdämpfung experimentell untersucht. Das Wirkprinzip der Energiedissipation ist die trockene Reibung zwischen Festkörpern. Gegenüber flüssigkeitsbasierten Dämpfern wird hierbei eine geringere Abhängigkeit gegenüber sich ändernden Umgebungsbedingungen wie z.B. Temperaturschwankungen erreicht. Im Hinblick auf die Anwendung in der Raumfahrt bestehen keine Probleme mit möglichen Ausgasungen. Die Wirkung der rein passiven Dämpfungsmaßnahmen ist in der Regel auf schmale Frequenzbänder und bekannte Lastfälle beschränkt. Die kontinuierliche Anpassung der Eigenschaften an den Strukturzustand hebt diese Beschränkungen auf. Ausgehend von den in der Praxis üblichen Ausführungen von Gittermaststrukturen wird ein Verbindungselement entworfen, das die Möglichkeit zur Reibungsdämpfung zwischen bestimmten, zu verbindenden Strukturkomponenten bietet. Zwischen diesen Strukturkomponenten ist die Beeinflussung einer definierten Relativbewegung durch eine senkrecht zu den in Kontakt stehenden Reibflächen wirkende Normalkraft möglich. Das Verbindungselement erlaubt die kontinuierliche Adaption der Normalkraft zwischen den im Kraftschluss gefügten Komponenten. Dabei wird eine kontrollierte Einstellung umgesetzt. Zur Vorhersage des dynamischen Verhaltens der Struktur im Rahmen von Simulationen wird ein einfaches Rechenmodell entworfen und abgeglichen. Eingesetzt wird die FEM in Verbindung mit Standardverfahren zum Abgleich mit den Ergebnissen der experimentellen Modalanalyse. Das Verhalten der adaptiven Verbindungselemente wird mit einem diskreten Modell beschrieben. Die Rückführvorschriften zur Adaption der Verbindungselemente werden an der Teststruktur experimentell untersucht und alternative Rückführvorschriften entwickelt.
Adaptive Verbindungselemente im Leichtbau
Bericht aus dem Institut A für Mechanik ; 1 ; 1-156
2005
156 Seiten, Bilder, Tabellen, 103 Quellen
Theses
German
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