Das Projekt "Unterdrückung von Bremsenschwingungen durch bewusst eingebrachte Dämpfung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Mathematik, Fachgebiet Numerische Mathematik durchgeführt. Bremsenschwingungen sind ein typisches Beispiel für NVH (noise, vibrations, harshness) Probleme in der Automobilindustrie. Die Kosten in Entwicklungsprozessen bei Kfz-Bremsen werden heute oft durch die Optimierung bzgl. dieser Komforteigenschaften dominiert. Das Ziel des Vorhabens ist es, Bremsen bezüglich der Eigenschaften calm und smooth positiv zu beeinflussen, also Bremsengeräusche und -schwingungen zu unterdrücken. Dies soll durch bewusst eingebrachte Dämpfung geschehen. Bei der Untersuchung von Dämpfungseinflüssen in Bremssystemen soll insbesondere der Einfluss von shims (Dämpfungsblechen) untersucht werden. Dies ist eine häufig in der Industrie verwendete Gegenmaßnahme gegen Quietschen, die aber nach dem Stand der Wissenschaft und Technik bisher von Ihrem Wirkprinzip nur schlecht verstanden und modelliert ist. Im Projekt sollen shims experimentell untersucht und modelliert werden. Die so entstandenen Modelle werden in FE-Gesamtmodelle der Bremse integriert um den Einfluss auf das Stabilitätsverhalten zu untersuchen.
Das Projekt "Strukturerhaltende Modellreduktion für dissipative mechanische Systeme" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut Dynamik komplexer technischer Systeme durchgeführt. Wir betrachten numerische Methoden für die Modellreduktion (MOR) dissipativer mechanischer Systeme. Gedämpfte mechanische Systeme führen nach Diskretisierung der beschreibenden Elastizitätsgleichungen bzw. deren Modellierung durch FEM auf eine mathematische Modellbeschreibung als Differentialgleichungssysteme 2. Ordnung. Um optimale Dämpfung zu erreichen, werden an geeigneten Stellen in der Struktur externe Dämpfer angebracht. Die externe Dämpfungsmatrix für k externe Dämpfer kann durch die k Viskositäten sowie die Positionen der Dämpfer parametrisiert werden. Über diese Parameter wird dann optimiert, um ein vorgegebenes Kriterium zur Reduktion von Vibrationen zu minimieren. Dies stellt ein i.d.R. nichtkonvexes Optimierungsproblem dar, welches man mit heuristischen Suchmethoden der globalen Optimierung lösen kann. Die Konvergenz ist dabei meist sehr langsam, z.B. beim Nelder-Mead-Verfahren oder genetischen Algorithmen. In jedem Iterationsschritt ist dabei das Minimierungskriterium auszuwerten, was meist recht aufwändig ist. Minimiert man z.B. die totale im System enthaltene Energie, so kann dies über die Spur der Lösung der zum System gehörigen Lyapunovgleichung geschehen. Deren numerische Lösung ist jedoch sehr aufwändig. Daher sind MOR Methoden der unumgänglich. Dies wurde vom 1. Antragsteller (PB) bereits in mehreren Artikeln diskutiert, wobei allerdings nur einfache modale Analyse zum Einsatz kam. Bei dissipativen Systemen, wie sie bei gedämpften mechanischen Systemen vorliegen, ist es jedoch notwendig, hierzu neuartige MOR Methoden zu entwickeln, bei denen die Eigenschaft der Dissipativität erhalten bleibt, oder, wenn dies nicht möglich ist, das reduzierte System zu dissipassivieren. Daraus ergeben sich die Ziele des Antrags: Zum einen sollen erstmals numerische Algorithmen zur Dissipassivierung mechanischer Systeme entwickelt werden, wobei dies durch minimale Störung des Systems erfolgen soll. Solche Methoden wurden von PB und dem dritten Antragsteller (MV) bereits in anderem Kontext untersucht und sollen hier auf die Struktur von Systemen 2. Ordnung und die neue Aufgabe der Dissipassivierung erweitert werden. Des Weiteren sollen neuartige MOR Methoden entwickelt werden, die für dissipative Systeme 2. Ordnung wiederum reduzierte Modelle mit denselben Eigenschaften generieren. Hierzu werden vier verschiedene Wege untersucht, die einerseits auf Vorarbeiten der Antragsteller zur MOR mechanischer Systeme (PB und 2. Antragsteller (TR)), andererseits auf dem in der Dissertation von MV neu entwickelten Kalkül für dissipative Deskriptorsysteme beruhen: Balanciertes Abschneiden mit Lure-Gleichungen, Formulierung als port-Hamiltonische Systeme und MOR hierfür, Re-formulierung der reduzierten Modelle bei Anwendung von Verfahren für Systeme 1. Ordnung auf die mechanischen Systeme, und MOR für mechanische Systeme mit Beschränkungen. Alle Methoden sollen für Modelle realer Strukturen getestet und verglichen werden.
Das Projekt "Gezielter Einsatz von Dämpfung durch Schallabstrahlung mittels tilgerbasierter Strukturen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Fakultät für Maschinenwesen, Gerhard-Zeidler-Stiftungslehrstuhl für Akustik mobiler Systeme durchgeführt. Viele Leichtbaustrukturen sind steif und schwach gedämpft. Gleiches gilt für viele Musikinstrumente und Unterwasserfahrzeuge. All diesen Strukturen ist gemeinsam, dass die Dämpfung durch Schallabstrahlung in einer ähnlichen Größenordnung liegt oder sogar größer ist als die anderen Dämpfungsmechanismen. Das hierin vorgestellte Projekt zielt darauf ab, derartige Probleme zu untersuchen und mathematische Formulierungen bereitzustellen, die es erlauben, diese akustische Abstrahldämpfung in einem reinen Strukturmodell zu berücksichtigen, obwohl die zugrunde liegende Physik eigentlich ein gekoppeltes struktur-akustisches Modell erfordern würde. Rein mathematisch gesehen kann dieses gekoppelte Modell jedoch als reines Strukturmodell aufgefasst werden, indem man das Schurkomplement bildet. In diesem Projekt wird die Dämpfung durch Schallabstrahlung quantitativ untersucht und ein mathematisches Modell aufgebaut, um Dämpfung durch Schallabstrahlung zu berücksichtigen, ohne das akustische Abstrahlproblem lösen zu müssen. Die quantitative Abschätzung der tatsächlichen Dämpfung durch Schallabstrahlung erfordert zusätzlich, dass der Anteil der numerischen Dämpfung, die in akustischen BEM-Formulierungen enthalten ist, abgeschätzt werden kann und ferner die Höhe der Fluiddämpfung ermittelt wird, wobei Letztere erst bei sehr hohen Frequenzen einbezogen werden muss. Beim ungekoppelten Strukturmodell ist es die Idee, die akustischen Effekte der Schallabstrahlung entweder durch modale Dämpfung oder mit einer viskoelastischen Bettung der abstrahlenden Strukturoberfläche abzubilden. In einem abschließenden Arbeitspaket werden Strukturen entwickelt und untersucht, die die Effekte der Dämpfung durch Schallabstrahlung ausnutzen.
Das Projekt "Partikel Dämpfer - Schwingungsbeeinflussung durch verteilte Dissipation über komplexe Partikelformen und Fluid/Festkörper Interaktionen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerisches Landesinstitut für Arbeitsmedizin, Strahlenbiologische Arbeitsgruppe durchgeführt. Der Einsatz von Partikeldämpfern stellt eine vielversprechende Alternative zur Schwingungsbeeinflussung dar. Partikeldämpfer decken ein großes Frequenzspektrum ab, sie übernehmen zusätzliche Funktionen wie Geräuschminderung oder tragende Funktionen, wobei sie sehr robust und über einen großen Temperaturbereich einsetzbar sind. In einem Partikeldämpfer spielen sich verschiedene physikalische Prozesse ab, die ineinander greifen und so die verschiedenen Merkmale des Dämpfers erfüllen. Es existiert bisher kein zufriedenstellender simulativer Ansatz, der das Zusammenspiel aller physikalischen Phänomene berücksichtigt und somit eine präzise Auslegung von Partikeldämpfern erlaubt. Das Ziel dieses Projekt ist das tiefere Verständnis von dissipativen Partikeldämpfern für die Schwingungsbeeinflussung. Ein wesentlicher Bestandteil für die Funktion eines Dämpfers sind die zahlreichen Kontakte zwischen den Partikeln und zur Randgeometrie. In diesem Projekt werden deswegen die Partikel mit der Diskreten Elemente Methode (DEM) abgebildet. Durch ihren gitterfreien Charakter ist sie besonders gut in der Lage die großen Verschiebungen, die alle Partikel in einem transienten Prozess zusammen durchführen, abzubilden. Für eine möglichst gute Beeinflussung der Dissipation sollen einfache Partikelformen wie Kugeln durch nicht-konvexe Partikel ersetzt werden. In einem ersten Schritt wird ein Algorithmus entwickelt, um Reibung zwischen Partikeln geeignet abzubilden. Eine fundierte wissenschaftliche Untersuchung basiert oft auf zwei Säulen: Simulation und Experiment. Zu den verschiedenen Arbeitspaketen sollen deswegen einfache Experimente durchgeführt werden, aktive Experimente durch Anregung mit einem Shaker und passive Ausdämpfversuche. Neben komplexen Partikeln wird in einem weiteren Arbeitspaket eine Methode für die Vorhersage von Geräuschen bei dem Stoß zwischen Partikeln in der DEM entwickelt. Damit ist es möglich, smartere Dämpfer, die für die Geräuschminderung von Maschinen verwendet werden, hinsichtlich ihrer eigenen Geräuschproduktion und gleichzeitiger Energiedissipation zu optimieren. Der Dämpfer erfüllt somit mehrere Funktionen für die Maschine. Ein weiterer Punkt bei Partikeldämpfern ist die Betrachtung von Füllungen, die aus einem Granulat und einem Fluid bestehen. Deswegen wird die bestehende Erfahrung bei der Kopplung von Fluiden (beschrieben durch Smoothed Particle Hydrodynamics) und Partikeln für die Entwicklung eines Algorithmus zur Kopplung eines Fluids und nicht konvexer Partikel genutzt. Damit soll untersucht werden, wie eine gewisse Menge an Fluid die Dissipation in einem Dämpfer verbessern kann. In technischen Anwendungen spielt Schädigung eine wichtige Rolle, deswegen wird in einem abschliessenden Arbeitspakt die DEM erweitert, um Schädigungen zwischen Partikeln und der Randgeometrie zu berücksichtigen und somit den Einfluss von Schädigung auf die Dämpfung zu untersuchen.
Das Projekt "HyCEML - Hybride CFK/ Elastomer/ Metall-Laminate mit Elastomerschichten für die gezielte Einstellung des Dämpfungsverhaltens" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Fahrzeugsystemtechnik, Lehrstuhl für Leichtbautechnologie durchgeführt. Das Hauptziel des Projektes ist es, die Vor- und Nachteile von Hybrid-Laminaten aus kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK), Elastomeren und Metallen (HyCEML) bezüglich der Aspekte Calm, Smooth und Smart zu untersuchen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Faser-Metall-Laminaten, bildet das Elastomer die Schnittstelle zwischen Metall und CFK und sorgt für die in der Regel sehr gute Dämpfung (calm) von HyCEML. In Ergänzung zur Dämpfung, ist das Elastomer für eine Reihe weiterer Eigenschaften (smart) verantwortlich, die von entscheidender Bedeutung in hybriden Werkstoffen sind. Es wirkt als Haftvermittler zwischen CFK und Metall, kompensiert thermische Eigenspannungen (bedingt durch die Unterschiede im thermischen Ausdehnungskoeffizienten) und dient als Isolationsschicht, die einer Kontaktkorrosion entgegenwirkt. Zudem besitzt das Elastomer eine hohe Energieabsorption und sorgt in Kombination mit der Delaminationsbeständigkeit für gute Energieaufnahme im Stoßfall. So kann ein zuverlässiger (smooth) Betrieb des Systems gewährleistet werden. Zur Bewertung dieses Materialsystems sind umfassende experimentelle und numerische Untersuchungen nötig, die eine angepasste Methodenentwicklung erfordern. Da die Dämpfungseigenschaften des Hybridlaminat anisotrop sind, ist eines der Ziele des Projekts die experimentelle Charakterisierung des anisotropen Verhaltens sowie der zugrundeliegenden Mechanismen. Die (Calm)-Eigenschaften werden durch Untersuchungen des Dämpfungsverhaltens charakterisiert, die (Smart)-Aspekte umfassen die Analyse der Kompensation der Wärmeausdehnungskoeffizienten und des Korrosionsverhaltens. Auf der Grundlage der experimentellen Ergebnisse, müssen Finite-Elemente (FE) Modellierungstechniken entwickelt werden, um das Laminatdämpfungsverhalten numerisch zu beschreiben. Das erste Ziel ist detaillierte Mehrschicht-FE-Modelle aufzubauen und zu validieren, die verwendet werden, um die Auswirkung von variierenden Aufbauten und Lastfällen auf das Dämpfungsverhalten zu untersuchen. Zur Verifikation und Validierung werden Abgleiche mit analytischen, geschlossenen Lösungen (z.B. für einfach gelagerte Platten) und experimentellen Untersuchungen herangezogen. Zudem werden verschiedene Laminatkonfigurationen untersucht, die gezielt die Dämpfungsfähigkeit des Laminats erhöhen. Da mehrschichtige Schalenelemente rechnerisch effizienter als detaillierte Mehrschicht-FE-Modelle sind, wird eine geeignete Schalentheorie benötigt, um die Hybridlaminate auf struktureller Ebene zu modellieren. Basierend auf dem Stand der Technik in der Mehrschicht-Modellierung und auf den experimentellen Versuchsergebnissen, ist die Entwicklung einer mehrschichtigen Schalenformulierung ein wesentliches Ziel des Projekts. Ein weiteres Ziel ist es, den Einfluss der verschiedenen geometrischen Aspekte auf das resultierende Dämpfungsverhalten der Struktur zu untersuchen. Dazu werden verschiedene generische Teile mit unterschiedlicher geometrischer Komplexität modelliert werden.
Das Projekt "Untersuchungen ueber die Verteilung von auftretenden Schub- und Torsionskraeften in Pflasterbelaegen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Institut für Straßenwesen und Eisenbahnbau durchgeführt. Neben der Asphaltbauweise kommt im kommunalen Strassenbau Deutschlands der Flaechenbefestigung mit Pflasterdecken die groesste Bedeutung zu. Das Regelwerk zur Ausbildung der Pflasterbefestigungen beruht jedoch immer noch im wesentlichen auf Erfahrungswerten, die allerdings auf heutige Verhaeltnisse aufgrund veraenderter Rahmenbedingungen nur noch bedingt anwendbar sind. Daher treten derzeit vermehrt Schadensfaelle auf, deren Ursachen nicht immer eindeutig geklaert werden koennen. Im Auftrag des Bundesministeriums fuer Verkehr sollten daher die Auswirkungen dynamischer Radlasten auf Pflasterbauweisen ermittelt werden. Im Anschluss an Untersuchungen der TU Dresden und der Universitaet Stuttgart erfolgte die Untersuchung des Spannungs- und Verformungsverhaltens an 29 verschiedenen Pflasterbefestigungen unter dynamischer Belastung im Technikumsmassstab der Strassenpruefmaschine der RUB. Die Druckspannungen, die ein im Richtungsverkehr rollendes und mit vier Tonnen belastetes LKW-Einzelrad waehrend des Fahrbetriebes von 15.000 Ueberrollungen auf die Befestigungen ausueben, wurden in verschiedenen Tiefen gemessen. Weiterhin wurden die Verformungen an der Pflasteroberflaeche sowie der Schubwiderstand der Pflasterdecke, der mit Hilfe eines 'Spreizversuches' ermittelt wurde, erfasst. Variiert wurde im Rahmen des Versuchsprogrammes das Tragschicht- und Bettungsmaterial, das Fugenmaterial in Abstimmung mit dem Bettungsmaterial, die Form und das Material der Pflastersteine sowie der Verband. Mit den Ergebnissen der Untersuchungen konnte das Spannungs- und Verformungsverhalten der betrachteten Pflasterbauweisen unter dynamischer Beanspruchung detailliert beschrieben werden.
Das Projekt "Einwirkung des Propellerstrahls auf die Gewässersohle" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Wasserbau durchgeführt. Die Hintergründe zum Thema Kolkbildung durch Schraubenstrahlen wurden in den letzten Jahren ausführlich in von der Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) beauftragten Studien am Leichtweiß-Institut für Wasserbau (LWI) der TU Braunschweig aufgearbeitet. Nach einer ausführlichen Literaturrecherche wurde vom LWI im letzten Berichtszeitraum eine umfangreiche Datenbank zu dieser Thematik aufgebaut, die eine detaillierte Untersuchung der zu erwartenden Endkolktiefen bzw. des zeitlichen Kolkverlaufs erlaubt. Die Analyse anhand der Datenbank führte bereits zur Ableitung einer verbesserten Formel zur Bestimmung der zu erwartenden Endkolktiefen aus Propellerstrahlen für sandiges Sohlenmaterial (Aberle und Söhngen, 2008). Zur Beschreibung des zeitlichen Verlaufs der Kolktiefe infolge von Schraubenstrahlen sind in der Literatur nur wenige empirische Ansätze zu finden. Dies trifft insbesondere auf kurzzeitige Belastungen der Gewässersohle aus Anfahr- und Aufstoppvorgängen von Schiffen zu. Auf Grundlage der zusammengestellten Literaturdaten wurden mittels Dimensionsanalyse ebenfalls multiple Regressionsansätze mit verschiedenen Zeitfunktionen, d. h. Termen zur Berücksichtigung der Einwirkungszeit des Strahls, für die Prognose der zeitlichen Propellerkolkung untersucht. Allerdings zeigten sich hier relativ große Abweichungen der berechneten von den gemessenen Kolktiefen, weshalb eine weitergehende wissenschaftliche Aufarbeitung des Problems für notwendig erachtet wurde. Das Untersuchungsziel bestand in 2008 darin, den Erkenntnisstand zur Berechnung der schraubenstrahlinduzierten Kolkung nach ersten rein empirisch ermittelten Regressionsansätzen weitergehend zu analysieren, um das Ergebnis der Prognose zu verbessern. Die Analyse der zeitlichen Entwicklung des Propellerkolks erfolgte im Berichtsjahr in Zusammenarbeit mit dem Leichtweiß-Institut für Wasserbau der TU Braunschweig auf Grundlage von zwei Verfahren, die jeweils in Berichten dokumentiert sind (LWI, 2008a, und LWI, 2008b). Die in den bisherigen Arbeiten zum Problem 'Einwirkung des Propellerstrahls auf die Gewässersohle' erzielten Ergebnisse verdeutlichen erheblichen Forschungsbedarf hinsichtlich der Kolkbildung, der Strahlausbreitung unter Berücksichtigung verschiedener Schiffstypen, des sohlnahen Strömungsfeldes sowie der Bestimmung der Sohlenschubspannung. Diesbezüglich ist anzumerken, dass die meisten der bisher vorliegenden Daten zur Thematik vor ca. 30 Jahren erhoben wurden. Die Anwendung modernster Labor- und Messtechnik kann zur Klärung der anstehenden Fragen beitragen. Deshalb ist die Durchführung von Laborexperimenten mittels Particle-Image-Velocimetry (PIV) als Messverfahren beabsichtigt, um verlässliche Daten zur Schraubenstrahlausbreitung zu gewinnen und vorhandene Berechnungsansätze für die schraubenstrahlinduzierte Sohlenerosion und die Bemessung von Deckwerken zu verbessern.
Das Projekt "Simulationsbasierter Entwurf hybrider Partikeldämpfer mit Anwendung auf flexible Mehrkörpersysteme" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg, Studiendekanat Maschinenbau, Institut für Mechanik und Meerestechnik durchgeführt. Partikeldämpfer sind einfach zu bauende passive Dämpfungselemente. Hierbei werden Behältnisse mit granularen Partikel befüllt und an die schwingende Struktur angebracht oder darin integriert. Aufgrund der Schwingungen werden die Partikel in Bewegung versetzt und durch Reib- und Stoßvorgängen zwischen den Partikeln wird Energie dissipiert. Dies sind nichtlineare Effekte die zu einem hoch nichtlinearen Verhalten der Partikeldämpfer führen können. Partikeldämpfer sind einfach anzuwenden, auch bei schon existierenden Maschinen. Es konnte gezeigt werden, dass diese Dämpfer mindestens so effektiv wie andere Dämpfungsmethoden sein können. Die Mechanismen der Energiedissipation sind nicht auf eine einzelne Frequenz beschränkt sondern wirken über einen breiteren Frequenzbereich. Darüber hinaus sind Partikeldämpfer sehr anpassungsfähig, beispielsweise durch verschiedene Formen und Größen des Dämpferbehältnisses, der Anzahl der Partikel oder durch verschiedene Materialien. Die numerischen und experimentellen Analysen aus der ersten Projektphase haben gezeigt, dass der Großteil der dissipierten Energie durch Partikelstöße entsteht. Deshalb sollte die Stoßzahl so klein wie möglich sein, damit eine möglichst große Menge an Energie dissipiert. Um eine möglichst große Übertragung von kinetischer Energie der schwingenden Struktur auf die Partikel zu ermöglichen, sind schwere, metallische Partikel wie Stahl, Messing oder Wolfram zu bevorzugen. Für diese Materialien haben FE Simulationen gezeigt, dass die Stoßzahl für Partikel-Partikel Stöße recht hoch ist und somit die Menge an dissipierter Energie limitiert ist. Ein Weiterer großer Nachteil bei der Benutzung von metallischen Partikeln für Partikeldämpfer ist die Erzeugung von nicht unerheblichem Lärm durch die Partikelstöße. Es gibt bereits erste Versuche von Partikeldämpfern mit polymeren Granulaten. Allerdings wird aufgrund der geringeren Partikelmasse eine geringere Dämpfung der Struktur erzielt. Das Forschungsziel ist die Weiterentwicklung einer simulationsbasierten Entwicklungsmethode von verteilten Partikeldämpfern für die passive Schwingungsdämpfung von Leichtbaustrukturen und -maschinen. Dieses Projekt hat dabei das Ziel komplett neue hybride Partikeldämpfer zu entwickeln und zu bewerten. Dadurch werden weitere Freiheitsgrade bezüglich des Designs geschaffen, indem verschiedene Materialien verwendet werden und somit die Masse der Partikel und die Stoßzahl einzelner Partikelkollisionen teilweise entkoppelt voneinander sind. Hierbei sollte ein schweres metallisches Partikel mit einem viskoelastischen Material mit hoher Dämpfung gepaart werden. Durch diesen Ansatz entsteht eine komplett neue Designphilosophie, um kleine Partikeldämpfer zu erhalten, welche deutlich mehr Energie dissipieren als vergleichbare homogen Partikeldämpfer mit ähnlicher Masse. Als Nebeneffekt wird zudem erwartet, dass diese hybriden Partikeldämpfer deutlich geräuschärmer als die klassischen Partikeldämpfer sind.
Das Projekt "Untersuchung der Tragfähigkeit von Schraubradgetrieben mit Schraubrädern aus Sintermetall" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Institut für Konstruktionstechnik, Lehrstuhl für Maschinenelemente, Getriebe und Kraftfahrzeuge durchgeführt. Die Tragfähigkeit eines Schraubradgetriebes hängt im Wesentlichen vom Werkstoff des Schraubrades ab. Für Schraubradgetriebe mit einer Schnecke aus Stahl und einem Schraubrad aus Kunststoff existieren umfangreiche Auslegungs- und Berechnungswerkzeuge. Schraubräder aus Sintermetall ermöglichen eine ähnlich komplexe Formgebung und Funktionsintegration wie Kunststoffräder, weisen jedoch eine erhebliche höhere Tragfähigkeit auf. Ziel des Vorhabens ist es, eine Tragfähigkeitsberechnungsmethode für kleine Schraubradgetriebe mit einer Stahlschnecke und einem gesinterten Schraubrad zu entwickeln. Hierfür stehen vier baugleiche Prüfstände mit einem Achsabstand von 30 mm zur Verfügung. Die Durchführung der Versuche erfolgt für einen Drehzahlbereich von n1 = 1500 bis 15000 min-1. Zunächst gilt es ausgehend von dem Basiswerkstoff FeMo1.5 + 0.3 C und einer Dichte von 7,2 kg/dm3 Betriebsbedingungen zu finden, in denen keine Verzahnungsschäden auftreten. Des Weiteren ist der Einfluss von Kupferinfiltration, Wasserdampfbehandlung und Kupferzusatz auf die Tragfähigkeit des Schraubrades zu untersuchen. Die Untersuchung des Verschleißverhaltens der tragfähigsten Werkstoffvariante erfolgt in weiteren Versuchen. Zur Bestimmung des Einflusses der Dichte auf den Verschleiß werden zusätzlich Schraubräder mit einer Dichte von 961; = 6,9 kg/dm3 getestet. Aus diesen Untersuchungen folgt die Ableitung eines Berechnungsverfahrens, das die Vorausberechnung von Verschleiß und Temperaturen für gesinterte Schraubräder ermöglicht und ebenfalls Schadensmechanismen wie Grübchenbildung und Versagen des Schmierstoffs berücksichtigt.
Das Projekt "Intelligent vernetzte Anordnungen induktiver Elemente zur effizienten Beruhigung von Strukturschwingungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kassel, Institut für Mechanik, Fachgebiet Technische Dynamik durchgeführt. 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 Strukturen immer mehr unter Aspekten des Leichtbaus ausgeführt und schwingungsdämpfende Einflüsse systematisch reduziert. Als Konsequenz dieser Maßnahmen ergibt sich eine höhere Empfindlichkeit gegenüber Vibrationen. Deswegen ist es dringend notwendig, Schwingungen mechanischer Strukturen wirksam, gezielt und situationsangepasst zu mindern, ohne dabei die Funktion oder den Wirkungsgrad der Maschine als Ganzes nennenswert zu beeinflussen. Als besonders herausfordernd stellen sich hierbei ausgedehnte Strukturen dar - wie z.B. Verkleidungen, Karosserieteile, Flugzeugflügel, etc. Solche Strukturen weisen etliche Resonanzfrequenzen auf, können über die Oberfläche besonders intensiv Schall abstrahlen und lassen sich meist durch einzelne, konzentriert aufgebrachte Maßnahmen nicht wirksam beruhigen. Flächige Dämpfungsmaßnahmen stellen daher einen naheliegenden Lösungsansatz dar. Die klassischerweise hierbei eingesetzten Dämmmatten erweisen sich jedoch in der Regel als nur bedingt effizient und lassen kaum eine differenzierte Ausgestaltung der Maßnahmen zu. Motiviert durch den vorgenannten Befund besteht das primäre Ziel dieses Antrags in der Entwicklung flächiger induktiver Dämpfungselemente ('smart arrays') mit intelligenten und adaptiven Eigenschaften. Elektromagnetische Konzepte stellen dabei eine vielversprechende Basis dar und können leicht auf Oberflächen ausgedehnter Strukturen aufgebracht werden. Im Vergleich zu klassischen, stark lokalisierten Maßnahmen bieten solche Ansätze eine Reihe von Vorteilen: neben dem Vermeiden örtlich konzentrierter Dissipationsleistung, lassen sich bspw. auch gezielt bestimmte Schwingformen bedämpfen, oder aber Strukturen ortsdifferenziert beeinflussen. Durch die Möglichkeiten zur einfachen Verschaltung und Kombination der Module sowie zur gezielten Auslegung und Nutzung physikalischer Nichtlinearitäten besteht zudem ein besonderes Potential zur Entwicklung situationsadaptiver Anordnungen. Darüber hinaus ist zu erwarten, dass induktionsbasierte Module von einer verteilten Anwendung zusätzlich profitieren: Da lokal geringere Dissipationsleistungen auftreten sinkt auch die magnetische Flussdichte und führt somit auf einen geringeren Materialbedarf und weniger Gewicht. Der vorgeschlagene Ansatz ist durch Vorarbeiten verschiedener Teilprojekte des Schwerpunktprogramms SPP 1897 'calm, smooth and smart' motiviert und fügt sich nahtlos in den Rahmen der zweiten Förderungsphase ein. Über das Schwerpunktprogramm hinaus könnten solche 'smart arrays' zukünftig vielfältige Anknüpfungspunkte für Produktentwicklung, Materialforschung, Additive Fertigung, MEMS und Energy Harvesting entstehen lassen.
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