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Projekt
Beruhigung von Schwingungssystemen mittels optimierter Platzierung neuer, situationsadaptiver Reibungsdämpfer
Antragsteller
Professor Dr.-Ing. Alexander Fidlin
Fachliche Zuordnung
Mechanik
Förderung
Förderung von 2016 bis 2020
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 314915277
Stetig steigende Energiekosten und sich verschärfende gesetzliche Vorschriften machen es notwendig, die Wirkungsgrade in allen Arten von Maschinen und Anlagen konsequent zu erhöhen. Infolgedessen werden dämpfende Einflüsse systematisch reduziert. Zudem werden mechanische Strukturen immer mehr unter Aspekten des Leichtbaus ausgeführt, wodurch die Empfindlichkeit gegenüber Schwingungsanregung noch weiter verstärkt wird. Deswegen ist es dringend notwendig, Schwingungen mechanischer Strukturen wirksam und fokussiert zu mindern, ohne dabei die Funktion oder den Wirkungsgrad der Maschine als Ganzes nennenswert zu beeinflussen. Die oft bei der Auslegung vernachlässigten Nichtlinearitäten der Dämpfungskräfte eröffnen großes Potential zur Realisierung situationsabhängigen Verhaltens, ohne auf aktive Regelung und externe Energieversorgung zurückgreifen zu müssen. Insbesondere trockene Reibung mit den ihr immanenten Haft-Gleit-Übergängen ermöglicht die Realisierung mechanischer Schaltelemente, die als Grundbausteine für anpassungsfähige dissipative Vorrichtungen (DV) dienen können.Für Systeme mit einem Freiheitsgrad wurde der Einfluss klassischer reibungsinduzierter Dissipation auf fremderregte Schwingungen in der Literatur umfassend diskutiert. Entsprechende DV nutzen hauptsächlich die dissipativen Eigenschaften trockener Reibung. Dabei wird entweder die konstruktive Reibung nutzbar gemacht, die in jeder Fügestelle vorhanden ist, oder es werden spezielle mit konzentrierter oder verteilter Reibung ausgestattete konstruktive Lösungen eingesetzt. Wesentlich weniger intensiv wurde hingegen das Verhalten von auf trockener Reibung basierenden DV in Systemen mit mehreren Freiheitsgraden untersucht. In diesem Zusammenhang sind vor allem Fragen zur optimalen Platzierung solcher Vorrichtungen und zur stark nichtlinearen Interaktionen zwischen einzelnen Elementen und der ursprünglichen Struktur nicht hinreichend geklärt. Im Rahmen des Projektes soll vor allem untersucht werden, wie neuartige, auf trockener Reibung basierende Vorrichtungen zur gezielten Reduktion fremderregter Schwingungen eingesetzt werden können. Neben der Analyse der DV selbst sollen auch Methoden zur Bestimmung einer optimalen Konfiguration und räumlichen Platzierung dieser Vorrichtungen vorgeschlagen werden. Um diese Ziele zu erreichen werden verschiedene, auf vier Grundelementen (Elastizität, Spiel, Reibung mit u.U. modulierter Normalkraft sowie Feder mit verteilter Reibung) und ihren Kombinationen basierende DV in Bezug auf ihre Wirksamkeit und ihre selbst-adaptiven Eigenschaften miteinander verglichen. Daneben werden analytische Methoden entwickelt, um die Effizienz dieser Vorrichtungen verlässlich evaluieren zu können. Die sinnvolle Platzierung der Vorrichtungen in und an dem zu bedämpfenden System wird mit Hilfe von Optimierungsmethoden untersucht. Zu den vielversprechendsten Konzepten werden Prototypen hergestellt und experimentell getestet.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
