Description: Leichtbau ist eine der wesentlichen Aufgaben im Entwurfsprozess. Das Ziel ist dabei die Reduktion der Bauteilmassen um Kosten, Energie oder andere Ressourcen bei der Herstellung oder im Betrieb zu sparen. Jedoch sind leichte Strukturen auch anfällig für unerwünschte Schwingungen. Diese Schwingungen müssen daher häufig reduziert werden, um sowohl die Struktur als auch ihre Umgebung vor Schäden zu schützen und die Lebensdauer der Struktur zu erhöhen. Eine Schwingungsreduktion kann durch passive, semi-aktive oder aktive Maßnahmen erreicht werden. Dabei meint passiv, dass keine Energie von außen zugeführt werden muss, während semi-aktive und aktive Maßnahmen äußere Energie benötigen, um entweder die Dissipation zu kontrollieren oder der Schwingungsbewegung direkt entgegen zu wirken. Da aktive Maßnahmen meist nicht auf Dissipation beruhen, fallen sie nicht in den Bereich des ausgeschriebenen Schwerpunktprogramms und werden daher hier auch nicht weiter betrachtet. Auf dem Gebiet der passiven und semi-aktiven Maßnahmen gibt es zwei grundsätzliche Möglichkeiten zur Schwingungsreduktion, nämlich zum einen Dämpfung, was die Dissipation kinetischer Energie in eine andere Energieform meint, und zum anderen Tilgung, was den Transfer kinetischer Energie aus einer kritischen Mode in eine unkritische Mode bezeichnet. Der hier vorgeschlagene Zugang kombiniert die Konzepte der Dämpfung und der Tilgung in neuartiger Weise, indem die Funktionalität eines gedämpften Tilgers in eine formadaptive Struktur integriert wird. Durch dynamische Adaption der Steifigkeit einer schlanken, balkenartigen Struktur durch Formadaption des Querschnitts soll kinetische Energie aus den kritischen, tieffrequenten Biegemoden in eine speziell entworfene, hochfrequente Tilgermode übertragen werden, um dort dann optimal gedämpft zu werden. Das optimale Design des formadaptiven Mechanismus und der Tilgermode soll im Rahmen nachgiebiger Festkörpermechanismen erfolgen, während die optimale Dissipation durch angepasste Reibdämpfer realisiert werden soll.
Types:
SupportProgram
Origins:
/Bund/UBA/UFORDAT
Tags:
Leichtbau
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Energie
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Energiekosten
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Kostensenkung
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Erschütterung
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Energieressourcen
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Dissipation
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Anpassung
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Konstruktion
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Lebenserwartung
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Maschinenelemente
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Mechanik
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Produktentwicklung
?
Region:
Saxony
Bounding boxes:
13.25° .. 13.25° x 51° .. 51°
License: cc-by-nc-nd/4.0
Language: Deutsch
Organisations
Time ranges:
2016-01-01 - 2021-12-31
Alternatives
-
Language: Englisch/English
Title: Vibration reduction by energy transfer using shape adaption
Description: Lightweight design is one of the most important issues in engineering design. The objective is to reduce the mass of structural components for the purpose of saving costs, energy and resources in manufacturing and operation processes. However, the lighter the structure is, the more it is prone to unwanted vibrations. Such vibrations should be minimized in order to prevent the environment, products and human beings from being harmed and to maximize the lifetime of the products.Vibration reduction can be achieved by passive, semi-active or active measures, where passive means that no external energy is needed, while semi-active and active measures employ external energy to either control dissipation or directly counteract the vibrational motion, respectively. Since active measures usually do not rely on dissipation, they do not fall in the scope of the call for proposals and will not regarded in this project. In the realm of passive and semi-active measures, two general approaches can be used to reduce vibration in structures, namely that of damping, which is the dissipation of kinetic energy into another form of energy, or that of absorption, which is the transfer of kinetic energy from a critical mode into an uncritical mode.The envisioned approach will combine the concepts of damping and absorption in a novel way by integrating the functionality of a damped, tuned mass absorber into a shape adaptive structure. By dynamically adapting the stiffness of a slender, beam-like structure using shape adaption of the cross-section, kinetic energy will be transferred from the critical low-frequency bending modes into a specifically designed, higher frequency absorber mode, which can then be damped in an optimal way. Optimal design of the shape adaption mechanism and of the absorber mode will be pursued using compliant mechanisms. The dissipation will be optimized by a specifically designed friction damper.
https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1088433
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