Gerade im Automobilbau zwingen ein akustisch bewußtes Kaufverhalten und die Verschärfung von Lärmschutzvorschriften zur Optimierung der Schallabstrahlung der Karosserie, was eine Analyse des akustischen Verhaltens der Rohkarosserie durch akustische Messungen und Transferpfadanalysen voraussetzt. Die Zusammenhänge zwischen Materialparametern (Elastizitätsmodul, Blechdicke, Struktursteifigkeit, Eigenfrequenzen, Dämpfungsvermögen) und der Schallabstrahlung von Blechstrukturen (Stahlblech, Magnesiumblech, Aluminiumblech, Verbundblech, Verbundkunststoff) werden anhand der Auswertung eines Biegeausschwingversuches mittels Fast-Fourier-Transformation (Berechnung des Biegemoduls, Bestimmung des Verlustfaktors) erläutert. Durch experimentelle Ermittlung von Strahlungswirkungsgraden der verschiedenen Blechkonstruktionen (normiert auf Biegesteifigkeit zur Gewährleistung der Vergleichbarkeit) konnte festgestellt werden, das sich das akustische Verhalten der Bleche trotz der um einen Faktor 2 bis 3 höheren Werkstoffdämpfung von Magnesium und Aluminium im Vergleich zum Stahlblech nicht wesentlich unterschied. Verbundbleche (MD 257: Stahlblech/Gummi/Stahlblech, Bondal N 1a: Stahlblech/Kunststoff/Stahlblech) wiesen allerdings ein wesentlich besseres akustisches Verhalten auf. Zur Untersuchung des Einflusses lokaler Versteifungen auf das akustische Verhalten wurden am Modell einer Ölwanne Schallabstrahlungsberechnungen (Rand-Elemente-Methode) durchgeführt: lokale Versteifungen zeigten im Frequenzbereich von 200 bis 600 Hz keinen Einfluss auf die abgestrahlte Schallleistung. Erst im Frequenzbereich über 1000 Hz änderte sich das Schallabstrahlungsverhalten der Ölwanne durch die lokalen Versteifungen deutlich. Dabei reduzierte sich die Amplitude der abgestrahlten Schallleistung nur in ausgewählten Frequenzbereichen. Lokale Versteifungen führten besonders dann zu Reduzierungen der Schallabstrahlung, wenn ursprüngliche Schwingformen zerschnitten wurden. Diese Zerteilung der strukturellen Schwingform fand sich in der Schalldruckverteilung (bei etwa 1650 Hz) wieder. Andererseits können lokale Versteifungen bei masseneutraler Auslegung auch zu einer frequenzselektiven Verstärkung der Abstrahlung führen. Zur aktiven Reduzierung der Schallabstrahlung von Karosseriebauteilen wird die Einsatzeignung der Adaptronik untersucht, bei der Sensoren und Aktoren in die Bauteile integriert werden, um das strukturdynamische Verhalten auch bei wechselnden Betriebsbedingungen beeinflussen zu können. Bei der aktiven Schallabstrahlungsreduzierung kann die Regelung der Aktoren auf der Basis von auf der Struktur gemessenen Dehnungssignalen oder auf der Basis gemessener Schalldruckpegel (Active Structural Acoustic Control ASAC) erfolgen. Mit der Auswahl akustisch relevanter Moden durch Simulationen und lokal auflösende akustische Arraymessungen lassen sich deutliche Reduzierungen des abgestrahlten Schalldrucks ermöglichen.
Design der akustischen Eigenschaften von Karosseriebauteilen: Wirkung von Materialsauswahl, Geometrie und aktiven Lösungen
2005
13 Seiten, 12 Bilder, 1 Tabelle, 4 Quellen
Conference paper
English
Verbundblech , Schallemission , akustische Eigenschaft , technische Akustik , Werkstückgeometrie , Elastizitätsmodul , Schalldämpfung , Werkstoffauswahl , akustische Prüfung , Magnesiumaluminiumzinklegierung , glasfaserverstärkter Kunststoff , Titanlegierung , Stahlblech , Aluminiumlegierung , Strahlungswirkung , Biegesteifigkeit , Versteifung , Ölwanne , Simulationsmodell , Schallleistung , Frequenzanalyse , Frequenzgang , Schalldruck , aktive Schalldämpfung , Rand-Elemente-Methode , Schallfelddarstellung , Karosserieanbauteil , Stahlblechkarosserieteil , Leichtmetallkarosserieteil
Optischer Nachweis der Oberflächenqualität von Karosseriebauteilen
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