Schallabstrahlung komplexer Eigenschwingungsformen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Michael Sinapius
• Fachliche Zuordnung: Akustik
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 256895788

Zur wirksamen Bekämpfung des Lärms ist die genaue Kenntnis lärmerzeugender Quellen unumgänglich. Auf Grund intensiver Forschung zur Aufklärung der physikalischen Phänomene der Lärmentstehung und Lärmausbreitung existiert heute ein abgesichertes fundamentales Wissen der Vibroakustik. Die Lärmquellen werden hauptsächlich nach deren Schwingungsamplitude, spektraler Zusammensetzung sowie dem frequenzabhängigen Abstrahlvermögen charakterisiert. Da die dynamische Antwort einer Struktur in den meisten Fällen von den Resonanzen dominiert wird, wurde das Abstrahlverhalten der Schwingungseigenformen besonders detailliert untersucht. Dabei wurde meistens die Annahme getroffen, dass die Verteilung der Strukturdämpfung sowie die Beschaffenheit der Randbedingungen homogen sind, wodurch sich die Differentialgleichungen vereinfachen und die Lösung des Eigenwertproblems rein reelle Eigenfrequenzen und Struktureigenformen liefert. Für die meisten Anwendungsfälle ist diese Annahme sicherlich legitim und führt zu einem ausreichend genauen Ergebnis. Mit zunehmendem Einsatz des Hochleistungsleichtbaus und gleichzeitig steigenden akustischen Anforderungen wird der Bedarf an unterschiedlichen Dämpfungsmaßnahmen immer größer. Aus Gründen der Gewichtsminimierung werden diese Maßnahmen nur örtlich an einigen kritischen Stellen der Struktur verteilt, wodurch die Annahme der Homogenität eventuell verletzt wird. Daraus folgt, dass die Dynamik des Systems innerhalb der Resonanzen nicht mehr von rein stehenden Wellen, sondern von einer überlagerten Bewegung mit laufenden Wellenanteilen dominiert wird. Diese Phänomene haben unterschiedliche Entstehungsursachen und sind allgemein als komplexe Schwingungseigenformen bekannt. Neben den partiell eingesetzten Dämpfungsmaßnahmen können auch Randbedingungen mit dissipativen Eigenschaften die Ursache für die Entstehung komplexer Moden sein. Bei Faserverbundstrukturen können aber auch die Ungenauigkeiten aus der Fertigung, Schäden oder Fügestellen dazu führen, dass die Verteilung der Dämpfung unregelmäßig wird. Die Präsenz komplexer Schwingungseigenformen in realen Strukturen wirft die Frage nach deren Einfluss auf die Schallabstrahlcharakteristik auf. Bisher wurde dieses Problem in der Literatur kaum beleuchtet, was nachfolgend im Stand der Forschung belegt werden soll.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Professor Dr.-Ing. Hans Peter Monner