Nichtlineare Dynamik von Strukturen mit Granulatdämpfung
| Leitung: | Dr.-Ing. Sebastian Tatzko |
| E-Mail: | tatzko@ids.uni-hannover.de |
| Team: | Dr.-Ing. Sebastian Tatzko (Nichtlineare Strukturdynamik) |
| Jahr: | 2019 |
Granulare Dämpfung oder auch Partikeldämpfung führt zu stark nichtlinearem und damit komplexem dynamischen Verhalten. Der einfache und kostengünstige Aufbau macht dieses Prinzip jedoch hochinteressant für den Einsatz zur breitbandigen Dämpfung schwingungsanfälliger Strukturen. Moderne Produktionsverfahren, wie die additive Fertigung durch Lasersintern, eröffnen zudem neue Möglichkeiten Hohlräume in nahezu beliebiger Form innerhalb einer Struktur zu platzieren, die mit Partikeln befüllt werden können. So bieten vor allem schwingungsanfällige und schwach gedämpfte Leichtbaustrukturen, die konstruktionsbedingt häufig Kammern und Hohlräume aufweisen, ideale Voraussetzungen für Granulatdämpfung.
Ein Stahlrohr wird mit einer geringen Menge Sand befüllt und durch einen Stoß in Schwingungen versetzt. Trotz der geringen Füllmenge tritt einen starke Dämpfungswirkung in Kraft, welche anhand berechneter Spektogramme aus Ausschwingversuchen ermittelt wird. Mit der geringen Menge Sand ist die Schwingung nach kurzer Zeit stark abgeklungen, was im Labor auch deutlich hörbar ist. Außerdem fällt eine Verschiebung zu tieferen Frequenzen auf.
Die Modellierung von Granulat- oder Partikeldämpfern kann anhand von Partikelsimulationen erfolgen. Jedoch wird der Rechenaufwand durch die Abbildung jedes Korns und damit einhergehende Kontaktbedingungen sowohl mit der Struktur, als auch unter den Partikeln, enorm. Alternativ versuchen wir die beobachteten Phänomene mit niedrigdimensionalen mechanischen Modellen nachzubilden. Mit einem einfachen Modell ist es gelungen den prinzipiellen Schwingungsverlauf nachzuvollziehen. Sowohl die Dämpfungswirkung, als auch die Frequenzänderung sind enthalten.
