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Unterdrückung von Bremsenschwingungen durch bewusst eingebrachte Dämpfung

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.

Simulationsbasierter Entwurf hybrider Partikeldämpfer mit Anwendung auf flexible Mehrkörpersysteme

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.

Untersuchung von Erschuetterungsauswirkungen durch Ramm- und Ruettelgeraete auf erdverlegte Rohrleitungen

Das Projekt "Untersuchung von Erschuetterungsauswirkungen durch Ramm- und Ruettelgeraete auf erdverlegte Rohrleitungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau, Fachgebiet Bodenmechanik und Grundbau durchgeführt. Im Tiefbaubereich werden Ramm- und Verdichtungs- (Ruettel-) Arbeiten durchgefuehrt, deren Schwingungsbelastungen sich im Untergrund fortpflanzen und Auswirkungen auf Bauwerke haben. erschuetterungserzeugende Geraete sind vor allem Bodenverdichter sowie Rammen oder Meissel zum Einbringen von Bauteilen oder z.B. zum Brechen von Fahrbahndecken. Fuer erschuetterungsempfindliche Bauwerke wie z.B. fuer erdverlegte Versorgungsleitungen, Gebaeude oder auch Gebaeudeeinrichtungen (z.B. Rechenzentrum) muessen entweder die Emissionen reduziert oder es muss ein ausreichender Immissionsschutz hergestellt werden. Einen gleichen Stellenwert wie der bauliche Erschuetterungsschutz haben Erschuetterungseinwirkungen auf Menschen in Gebaeuden. Die Erschuetterungsausbreitung im Untergrund ist in hohem Masse von den Untergrundverhaeltnissen, den eingesetzten Geraetschaften sowie von der Gelaendegeometrie abhaengig. Speziell fuer erdverlegte Versorgungsleitungen ist der Einfluss der Bettung von Bedeutung. Das Randwertproblem ist in der Fachliteratur bislang nur unter Beruecksichtigung idealisierter Annahmen behandelt. Als Einwirkungen auf den Untergrund wird ein breites Spektrum der Frequenzen sowie wirkenden Energien betrachtet. Die Stoffgesetze fuer die anstehenden Boeden enthalten sowohl die Parameter Saettigungsgrad als auch die hysteretische Daempfung. In Parameterstudien ist ausser einer Variation des Abstandes zwischen Erregerquelle und dem zu beurteilenden Punkt auch eine Variation geometrischer Groessen des Bauwerkes vorgesehen. Zentraler Punkt sind Untersuchungen zum Einfluss der Einbettungs- und Ueberschuettungsbedingungen. Im Hinblick auf Sackungen unterhalb der Rohrleitung sind vor allem auch die Auswirkungen einer Ueberhoehung der Schwingungsamplitude zu untersuchen. Als numerisches Verfahren ist die FEM herangezogen. Die Abbildung des Halbraumes erfolgt mit Hilfe infiniter Elemente. Zur Ueberpruefung der Guete der numerischen Ergebnisse sind fuer einfache, genau definierte Faelle Feldmessungen vorgesehen.

Beanspruchung des arbeitenden Menschen durch mechanische Schwingungen auf landwirtschaftlichen Schleppern und Arbeitsmaschinen

Das Projekt "Beanspruchung des arbeitenden Menschen durch mechanische Schwingungen auf landwirtschaftlichen Schleppern und Arbeitsmaschinen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesforschungsanstalt für Landwirtschaft, Institut für Betriebstechnik und Bauforschung durchgeführt. Die langjaehrige Einwirkung mechanischer Schwingungen auf den Menschen fuehrt zu chronischen Schaeden der Wirbelsaeule und des Magens. Kurzfristig ergeben sich Minderung der Arbeitsleistung und -qualitaet. Verfahren der Schwingungsminderung und -daempfung muessen im Hinblick auf veraenderte Beanspruchung bewertet werden. Massnahmen zur Gestaltung von Schleppern und anderer Arbeitsmittel sind zu konkretisieren. (Das Vorhaben befindet sich im ersten Planungsstadium.)

Erfassen der Schwingungsbelastung des Menschen auf landwirtschaftlichen Fahrzeugen

Das Projekt "Erfassen der Schwingungsbelastung des Menschen auf landwirtschaftlichen Fahrzeugen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesforschungsanstalt für Landwirtschaft Braunschweig-Völkenrode, Institut für Landtechnische Grundlagenforschung durchgeführt. Die Messungen dienen in erster Linie dazu, die auf den Menschen einwirkenden Schwingungen auf landwirtschaftlichen Fahrzeugen bei verschiedenen repraesentativen Arbeiten in der Aussenwirtschaft und bei Transportfahrten zu analysieren. Sie bieten somit die Moeglichkeit, die gesundheitliche Gefaehrdung und Beeintraechtigung der Arbeitsleistung des Menschen durch Schwingungen abzuschaetzen und technische Massnahmen zum Senken der Schwingungsbelastung abzuleiten. Weiterhin sollen die Messungen den Zusammenhang zwischen in den Regelwerken angegebenen Belastungsgrenzen und den in der Praxis vorhandenen Belastungen durch Schwingungen aufzuzeigen.

Teilvorhaben: Anwendungsentwicklung und Demonstration

Das Projekt "Teilvorhaben: Anwendungsentwicklung und Demonstration" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Siemens AG durchgeführt. Der Übergang zur industriellen Nutzung von Leichtbaulösungen scheitert aktuell oft an hohen Material- und Fertigungskosten. Außerdem bestehen im Bereich der Wiederverwertung und -verwendung offene Fragestellungen in Bezug auf Recycling und ökologische Aspekte. In diesem Spannungsfeld soll ein innovativer Ansatz gewählt werden, hybride Faservliesstoffe anstelle klassischer Verstärkungsstrukturen zu nutzen. Ziel ist es, nicht das höchste mechanisch strukturelle Potential zu nutzen, sondern für dezidierte industrielle Anwendungen einen ökologischen und kostengünstigen, multifunktionellen Mehrwert zu generieren. Hybride Faservliesstoffe bieten eine neue Möglichkeit zur materialtechnischen Wertschöpfung mit verbessertem Öko-Footprint (2nd use und Recycling). Es wird ein multifunktioneller Mehrwert sowohl bzgl. ökologischer und kostentechnischer Materialwertschöpfung als auch für maßgenschneiderte Eigenschafts- / Anwendungskombinationen angestrebt. Spezifisches Siemens-Ziel ist es, am Ende des Projektes die Leistungsfähigkeit des Innovationsansatzes an Anwendungsszenarien zu demonstrieren und zu überprüfen. Es sind Strukturen aus E-Maschinen- sowie Medizintechnikanwendungen angedacht. Technisch wird vor allem ein Mehrwert in Bezug auf die Multifunktionalität der Compositelösungen im Bereich Mechanik, Schwingungsdämpfung und Röntgentransparenz erwartet, sowie Vorteile bei ökologischer und wirtschaftlicher Wertschöpfungskette.

Teilvorhaben: Partikeldämpfung für Generatorstruktur und Rotorblatt

Das Projekt "Teilvorhaben: Partikeldämpfung für Generatorstruktur und Rotorblatt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung, Institutsteil Dresden durchgeführt. Ziel des Gesamtprojektes ist die Erhöhung der Akzeptanz von getriebelosen Windenergieanlagen über die Reduktion des abgestrahlten Schalls. Im gemeinsam mit der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Institut für Mechanik (OvGU), zu bearbeitenden Teilvorhaben 'Partikeldämpfung für Generatorstruktur und Rotorblatt' wird die passive Schwingungsdämpfung mittels Partikeldämpfung auf ihre Eignung für Schall- und Vibrationsminderung an der Generatorstruktur und im Rotorblatt untersucht.

FH-Impuls 2016 I: Gebäude, Quartiere und Infrastruktur (IQG4iCity)

Das Projekt "FH-Impuls 2016 I: Gebäude, Quartiere und Infrastruktur (IQG4iCity)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule für Technik Stuttgart, Zentrum für akustische und thermische Bauphysik durchgeführt. Im Vorhaben 'Gebäude, Quartiere und Infrastruktur' werden im Zusammenspiel unterschiedlicher Fachdisziplinen Lösungen für neue Strategien und Technologien eines 'intelligenten Systems 'Stadt' für lebenswerte Räume' entwickelt. Es gliedert sich in insgesamt vier Teilprojekte (TP) und wird zudem in enger Abstimmung mit den weiteren iCity-Impulsprojekten IP1 'Mobility', IP3 'Energiemanagement und urbane Simulation' und IP4 'ICT3iCITY', sowie durch Einbindung und Vernetzung der Industriepartner und öffentlichen Körperschaften bearbeitet: TP1) Digitalisierung von Wärmenetzen zur KI-basierten Betriebsoptimierung mit 3D Visualisierung TP2) Multifunktionale, modulare Gebäudehüllen für den Stadtraum der Zukunft TP3) Fassadenmaterialien/Fassadenzustand von Gebäuden durch Bildanalyse, Akustik und Photogrammmetrie (BAP) TP4) Schall- und Schwingungsschutz von Balkonen und Treppen Methodisch werden neue Ansätze wie 'Internet of Things' (IoT/ TP1) mit modernen Technologien wie 'Künstlicher Intelligenz' (KI/ TP1, TP3) zu ganzheitlichen Lösungsansätzen kombiniert. Die entwickelten Methoden werden durch geeignete Vereinfachung für die praktische Weiternutzung standardisiert (TP1, TP4). Es werden neue, innovative Ver-fahren, wie Psychoakustik, zur Bewertung der Lösungsansätze definiert (TP1, TP2, TP4).

Ein kombinierter numerisch-experimenteller Ansatz zur Dämpfungsbewertung von nichtlinearen dissipativen Schwingungssystemen

Das Projekt "Ein kombinierter numerisch-experimenteller Ansatz zur Dämpfungsbewertung von nichtlinearen dissipativen Schwingungssystemen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Dynamik und Schwingungen durchgeführt. Das Schwingungsverhalten mechanischer Strukturen wird ganz wesentlich beeinflusst durch die vorhandene Dämpfung, die vielerlei physikalische Ursachen haben kann. Neben der Materialdämpfung spielen Fügestellendämpfung, Reibdämpfer, Partikeldämpfer, Piezodämpfung u.v.m. eine große Rolle. Die Aufgabe, die zumeist stark nichtlinearen und amplitudenabhängigen Dämpfungswerte modellbasiert vorherzusagen, ist auch heute noch nicht befriedigend gelöst. Aus diesem Grund wird in diesem Vorhaben eine Methodik entwickelt, mit deren Hilfe auf der Basis von Modellreduktionsverfahren Ersatzmodelle geschaffen werden, an denen die Wirkungsweise so genannter nichtlinearer Energiesenken (nonlinear energy sinks, NES), die verschiedene nichtlineare Dämpfungsprinzipien repräsentieren können, untersucht wird. Im Fokus steht dabei die Anwendung und Weiterentwicklung von Verfahren, mit deren Hilfe das Lösungsverhalten der nichtlinearen Ersatzsysteme untersucht wird. Hierzu zählen Pfadverfolgungsalgorithmen, kombinierte Zeit-Frequenzbereichslösungen, multiharmonische Lösungsansätze, Bifurkationsanalysen und Stabilitätsuntersuchungen. Wichtige Ergebnisse sind insbesondere die Beurteilung der Effizienz und Robustheit nichtlinearer Absorber bei variierenden Betriebsbedingungen und multifrequenten Anregungen sowie die richtige Wahl des Reduktionsverfahrens für große Systeme mit lokalen Nichtlinearitäten. Begleitende experimentelle Untersuchungen dienen der Validierung.

Neue Generation wirkungsgradgesteigerter, emissionsfreier Vibrationsstampfer (RAVI)

Das Projekt "Neue Generation wirkungsgradgesteigerter, emissionsfreier Vibrationsstampfer (RAVI)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) durchgeführt. Zurzeit eingesetzte Verbrennungsmotoren für Vibrationsstampfer lassen nur noch einen geringen Spielraum bei der Reduzierung von Emissionen und der Verbesserung der Handhabung. Im Rahmen des Projekts RAVI wird den gesteigerten Anforderungen an Emissionsfreiheit und Handhabung mit dem Ersatz des Verbrennungsmotors durch ein elektrisches, akkubetriebenes Antriebssystem entsprochen. Die auf den Bediener des Geräts übertragenen Schwingungen werden mittels gezielt eingesetzter Compliantstrukturen erheblich verringert.

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