Dynamik von Escape in technischen Systemen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Alexander Fidlin
• Fachliche Zuordnung: Mechanik
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 508244284

Das Ziel des Projektes besteht in theoretischen und experimentellen Untersuchungen des Escape-Effektes in technischen Systemen. Die Konzepte von potenziellen Löchern und Escape aus diesen sind essenziell in Physik, Chemie und Ingenieurwissenschaften. Eine unvollständige Auflistung der Themen in der Physik, die mit Escape zusammenhängen, beinhaltet Molekulardynamik und Absorption von Teilchen, Raumfahrtmechanik und Gravitationskollaps, Energy Harvesting und die Physik von Josephson-Effekt. In Maschinenbau zeigen sich die Escape-Phänomene bei transienten Resonanzdurchgängen, Stabilitätsverlust in diskreten und kontinuierlichen Strukturen und sogar beim Kentern der Schiffe.Aus analytischer Sicht stellt die Escape Dynamik eine doppelte Herausforderung: Sie ist instationär und nichtlinear. Der Stand des Wissens und eigene Vorarbeiten zeigen, dass es im Rahmen der Näherung der isolierten Resonanz gelingt vorauszusagen, wie die Schwelle von Escape qualitativ von der Erregungsfrequenz abhängt (zumindest bei einfachen Potentialen und harmonischer Erregung). Einige vielversprechende Voruntersuchungen zeigen, dass auch sichere Bereiche im Zustandsraum identifiziert werden können, wodurch der Weg zum effizientem Monitoring und wirksamer Steuerung der mit Escape zusammenhängender Effekte geebnet wird. Das beantragte Projekt zielt auf Erweiterung vorhandener analytischer Näherungsmethoden auf generische Systeme im Sinne von Anzahl der Dimensionen/Freiheitsgrade, subharmonischer/superharmonischer und kombinierter Erregung, sowie Voraussage der detaillierten Struktur der sicheren Bereiche im Zustandsraum. Neue Methoden zur Untersuchung von Escape-Dynamik in Systemen, bei denen die Annahme der isolierten Resonanz unzulässig ist, werden entwickelt. Speziell geht es dabei um partiell/vollständig stark gedämpfte Systeme mit einem und mehreren Freiheitsgraden. Es ist weiter geplant, ein Demonstrator-Prüfstand aufzubauen, um die analytischen Näherungsergebnisse zu validieren und Grenzen der verwendeter Verfahren zu erforschen.Die erfolgreiche Durchführung dieses Projektes wird wesentlich zum besseren Verständnis, Nutzung und Steuerung von Escape-Effekte in technischen Systemen beitragen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Israel
• ausländischer Mitantragsteller: Professor Dr. Oleg Gendelman