Beeinflussung der dynamischen Eigenschaften schwach gedämpfter Strukturen durch gezielte Auslegung von linearen und nichtlinearen Metamaterialien

• Antragsteller: Dr.-Ing. Sebastian Tatzko
• Fachliche Zuordnung: Mechanik
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 462650249

Periodische Belastungen führen bei technischen Strukturen zu Schwingungsanregung, wobei leichte und dünne Bauteile besonders betroffen sind. Wenn die Dämpfung zudem ungleichmäßig verteilt ist, d.h. lokal konzentriert, entstehen Wellenbewegungen in der Struktur zwischen Anregung und lokaler Dämpfung. Klassische Maßnahmen zur Schwingungsminderung reichen hier oft nicht mehr aus. Ein vielversprechender Ansatz zur Beeinflussung der Dynamik solcher Strukturen bietet die Anwendung von Metamaterial. Hierbei handelt es sich um periodisch angeordnete Teilstrukturen, die selbst schwingungsfähig sind und neben modalen Parametern auch Frequenzbereiche der Wellenausbreitung beeinflussen. Im Rahmen dieses Projekts sollen Metamaterialien gezielt ausgelegt werden, wobei bewusst auch nichtlineare Teilstrukturen analysiert werden sollen. Hierfür werden Methoden der nichtlinearen Dynamik angepasst und übertragen. Ziel ist eine allgemeine Auslegung über Finite Elemente Modelle mit komplexen Randbedingungen zur Beschreibung der periodischen Teilstrukturen. Zur Validierung werden lineare und nichtlineare Balkenstrukturen mit Metamaterial hergestellt und experimentell untersucht. Um auch reproduzierbar Wanderwellen untersuchen zu können, soll eine Kombination von Piezoelementen und akustischen schwarzen Löchern als lokale Energiesenke analysiert und genutzt werden. Mit den gewonnenen Erkenntnissen ist eine gezielte Auslegung nichtlinearer amplitudenabhängiger Metastrukturen zur erweiterten Beeinflussung strukturdynamischer Eigenschaften möglich.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr.-Ing. Jörg Wallaschek