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Identifikation lokaler nicht-linearer Strukturparameter aus Schwingungstestdaten im Zeitbereich


Project Details
Project duration: 04/199903/2002


Abstract
Die Methode der Finiten Elemente (FEM) hat sich in den letzten Jahrzehnten als Standardwerkzeug etabliert, um das Verhalten von komplexen Strukturen (wie z.B. Brücken, Motoren oder Triebwerken) mathematisch zu beschreiben. Um die Aussagefähigkeit dieser Modelle überprüfen zu können, werden häufig aus Schwingungsuntersuchungen gewonnene Kennwerte als Vergleichsgrößen verwendet. Mittels der experimentellen Modalanalyse werden Eigenwerte und Eigenformen der realen Struktur bestimmt und mit den Ergebnissen der analytischen Modellierung verglichen. Die gewonnenen Testdaten können dazu verwendet werden, die Parameter des Modells so anzupassen, dass dieses das reale Strukturverhalten möglichst genau wiedergibt. Diese Korrekturverfahren wurden zum Teil bereits in automatisiert arbeitende Programme umgesetzt. Allerdings ist zur erfolgreichen Modellkorrektur eine Voraussetzung von entscheidender Bedeutung: Die Ausgangsmodelle müssen konsistent sein. Als konsistent wird ein Modell bezeichnet, dessen mathematisch mechanische Struktur es erlaubt, das reale Strukturverhalten abzubilden, d.h. dass die Modellstruktur korrekt ist, und nur die Parameter des Modells fehlerhaft sind. Leider ist dieser Idealzustand in der Praxis nicht oder nur näherungsweise erfüllbar. Die wichtigsten Beispiele für Modellinkonsistenz sind falsche Annahmen über die Art und den Ort der Korrekturparameter, die Art der verwendeten Elemente, den Diskretisierungsgrad, die Art der Dämpfung und das Linearitätsverhalten. In dem laufenden Forschungsprojekt wird der Einsatzbereich der Modellkorrekturverfahren dahingehend erweitert, dass auch solche Strukturen der Modellkorrektur zugänglich gemacht werden, deren primär lineares Antwortverhalten durch lokal konzentrierte nichtlineare Mechanismen, wie sie beispielsweise an Fügestellen auftreten, gestört wird. Bei einem Großteil der in der Vergangenheit entwickelten Algorithmen werden die aus dem Test gewonnen Daten in den Frequenzbereich transformiert. In diesem Projekt wird versucht, die gemessenen Zeitdaten direkt zu verwenden, um einen Abgleich zwischen dem Rechenmodell und der realen Struktur durchzuführen. Eine wichtige Aufgabe besteht darin, die Steifigkeitsmatrizen nichtlinearer Elemente dahingehend zu parametrisieren, dass eine Lösung des inversen Problems möglich ist, und deren Modellparameter identifiziert werden können. Der neu gewonnene Algorithmus soll programmtechnisch umgesetzt und an bestehende FE-Software angekoppelt werden. Das entwickelte Verfahren soll anschließend anhand real gemessener Testdaten überprüft werden.


Principal Investigator

Last updated on 2017-11-07 at 13:51