Zeiteffiziente messtechnische Analyse glatt-nichtlinearen Schwingverhaltens dynamischer Strukturen
Christian Sprock
Die Bestimmung des Frequenzübertragungsverhaltens von Strukturen mit nichtlinearer Charakteristik ist eine im technischen Bereich vielfach auftretende Aufgabe, z.B. für die genaue Bestimmung dynamischer Eigenschaften in der Entwurfsphase oder bei der Parametrierung von Modellen. Die typisch angewandten Verfahren zur Schwingungsmessung solcher Strukturen legen in der Regel ein lineares Strukturverhalten zu Grunde, oder sie erfordern einen hohen Zeit- und Messaufwand für die Abbildung des nichtlinearen Verhaltens; häufig in Verbindung mit einer starken Belastung der zu testenden Struktur. Die Bestimmung nichtlinearen Strukturverhaltens ist somit oft nicht effizient realisierbar.
In der vorliegenden Arbeit wird ein neuer Ansatz zur Schwingungsanalyse nichtlinearer Strukturen mit von der Anregungsamplitude abhängigem Übertragungsverhalten vorgestellt. Dabei liegt ein Schwerpunkt auf der messtechnischen Bestimmung des nichtlinearen Verhaltens bei deutlich reduziertem Zeit- bzw. Messaufwand. Das Verfahren basiert auf einer Messmethode, die eine effiziente Bestimmung des nichtlinearen Kennfeldes der analysierten Struktur mit speziellen multiharmonischen Anregungssignalen ermöglicht. In Kombination mit einem fortschrittlichen Auswertealgorithmus kann eine vollständige Beschreibung des dynamischen Verhaltens in Form eines charakteristischen Diagramms generiert werden.
Das Messverfahren wird durch eine Identifikationsroutine ergänzt, die die erforderliche Anzahl an Messungen nochmals reduzieren kann. Es ist als Mess-System auf Hard- und Software implementiert; der Funktionsnachweis erfolgt an verschiedenen Beispielen.
