Strukturdynamik
Schwingungen, Erschütterungen, abgestrahlter Schall, Gebrauchstauglichkeit unter dynamischen Lasten
Körperschallausbreitung in Strukturen
Die Ein- und Weiterleitung von Erschütterungen wird an realen Strukturen messtechnisch untersucht und mit Hilfe von numerischen Modellen prognostiziert.
Beispiel: An einer Teststruktur, bestehend aus einem Regelgeschoss eines Gebäudes mit weitgespannten Stahlbetondecken und einem mit Leichtbauwänden, abgehängter Decke und schwimmendem Estrich ausgestatteten Musterraum wurden messtechnische und rechnerische Untersuchungen durchgeführt. Der Versuchsaufbau wurde in verschiedenen Zuständen im Frequenzbereich von ca. 20-200 Hz dynamisch vermessen. Die Anregung der Struktur erfolgte über elektrodynamische Sha-ker Flankierend wurden ein Finite-Elemente-Modell erstellt und punktuelle ergänzende Betrachtungen durchgeführt.
Durch eine Anpassung der Netzweite an die erwarteten Biegewellenlängen konnte das Modell auch noch für mittlere Frequenzbereiche bis ca. 200 Hz verwendet werden.Die zusätzliche bedämpfende Wirkung von leichten Innenausbauten auf die Erschütterungs-fortleitung wurde durch die Untersuchung verschiedener Ausbauzustände erfasst.
Schwingungsschutzsysteme
Die Anregbarkeit und die Abstrahlung tieffrequenter Schwingungen (Frequenzbereich bis 100 Hz) kann durch Schwingungsschutzsysteme, insbesondere durch angepasste schwingungsfähige Systeme (Schwingungstilger, schwimmender Estrich und abgehängte Unterdecke) beherrscht werden.
Es werden Auslegungskonzepte für derartige Systeme entwickelt, welche sowohl auf analytische Ingenieuransätzen, als auch auf geometrisch komplexeren numerischen Verfahren basieren.
In analytischen Ersatzmodellen wird der Estrich unter Vernachlässigung seiner Steifigkeit über eine Impedanzbetrachtung in eine äquivalente Federbettung für die Platte umgerechnet, welche dann mit einem modalen Ansatz analytisch gelöst wird.
Die Auslegung von Tilgern erfolgt mit modalen Ansätzen. Das Gesamtsystem wird mit Hilfe von Finiten Elementen modelliert.
Schwingungen unter bewegten Lasten
Zur Abschätzung der Luftschall- und Erschütterungsemissionen von Fahrwegen – wie z.B: bei Magnetschwebefahrzeugen - muss der Einfluss der dynamischen Fahrweganregung erfasst werden. Um die bei der Planung häufig bereits vorhandenen Finite – Elemente - Modelle auch für dynamische Untersuchungen verwenden zu können, werden semianalytische Ansätze verwendet, um aus der Vielzahl von Kombinationen hinsichtlich Lastbild, Fahrgeschwindigkeit und Fahrzeuglänge, diejenigen zu identifizieren, für welche die ungünstigsten Antworten auftreten
So ist es bis zu einem Frequenzbereich von über 100 Hz, bei entsprechend feiner Modellierung, möglich anstelle der üblicherweise verwendeten energetischen Verfahren unmittelbar mit der Finiten – Elemente - Methode zu arbeiten.
Kontakt
Axel Greim
Quirin Aumann