Im Beitrag wurde eine Methode zur Auslegung der viskoelastischen Dämpfungselemente von komplexen Rotorsystemen zur Schwingungsreduktion der Struktur vorgestellt. Die numerischen Untersuchungen wurden am FE-Modell eines Zweiwellentriebwerks durchgeführt, dabei wurden die Quetschöldämpfer-Modelle von zwei Lagern der Niederdruckwelle durch Elastomerringmodelle ersetzt. Die zur Optimierung benötigten stark frequenz- und temperaturabhängigen Materialkennwerte der Elastomere wurden im Rahmen umfangreicher Messungen an verschiedenen Materialproben ermittelt und für eine Modellierung der Bauteileigenschaften im Frequenzbereich in Form von Masterkurven aufbereitet. Die Optimierung des Schwingungsverhaltens erfolgte durch Geometrievariation der Elastomerringe. Als Optimierungsmethode wurde eine mehrkriterielle geschachtelte Evolutionsstrategie mit adaptiver Schrittweitenregelung implementiert. Das Modell des Triebwerks wurde parametrisiert und mit Hilfe einer entwickelten MATLAB Toolbox, die über eine Kopplung zum FE-Solver MSC.NASTRAN verfügt, konnte die automatische Optimierung realisiert werden. Am komplexen Modell eines Zweiwellentriebwerks konnte die Wirksamkeit der entwickelten Methode verdeutlicht werden. Damit ist sie auch auf andere komplexe Schwingungssysteme übertragbar. Dem Anwender bietet diese Methode eine schnelle und einfache Möglichkeit das dynamische Verhalten der Strukturen bei Verwendung von viskoelastischen Strukturbauteilen zu untersuchen und die Bauteile entsprechend der Anforderungen auszulegen. Der abschließende Vergleich des simulierten Schwingungsverhaltens zwischen den Triebwerksmodellen mit Quetschöldämpfern und Elastomerringen zeigt, dass Elastomere mit ihren dämpfenden Eigenschaften durchaus eine kostengünstige Alternative zu herkömmlichen Quetschöldämpfern bieten könnten. Zur abschließenden Beurteilung sind in Zukunft umfangreiche Untersuchungen zur Lebensdauer und eine experimentelle Verifizierung des simulierten Verhaltens durchzuführen.
Einsatz einer Evolutionsstrategie zur Optimierung des Schwingungsverhaltens von Flugtriebwerken mit viskoelastischen Dämpfungselementen
2011
10 Seiten, 11 Bilder, 1 Tabelle, 25 Quellen
Conference paper
Storage medium
German
Die Anwendung der Evolutionsstrategie zur Optimierung kraftfahrzeugtechnischer Systeme
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