6 research outputs found

    Dämpfungsverhalten ultrafeiner, kohäsiver Pulver beim langsamen, reibungsbehafteten Fließen

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    Pulver, Partikel, Schwingungen, Fließen, DämpfungMagdeburg, Univ., Fak. für Verfahrens- und Systemtechnik, Diss., 2009von: Aimo Haac

    Berechnung der Schwingbeanspruchung in Radialturbinen unter Berücksichtigung realer Bauteilgeometrien

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    Der stetig anwachsende Bedarf und die innovative Weiterentwicklung im Bereich der Großdieselmotoren als Antrieb für Schiffe und Generatoranlagen erfordert ebenfalls die Weiterentwicklung der Abgasturbolader. Hohe Leistungsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit ist nur durch moderne Fertigungsverfahren und einer optimalen Ausnutzung der eingesetzten, hochwertigen Werkstoffe zu erreichen. Dies gilt insbesondere für die integralen Radialturbinenräder in Abgasturboladern, die aufgrund der hohen Betriebsbelastungen einen zentralen Punkt bei der Auslegung darstellen. Lebensdauerbegrenzend ist die hochzyklische Ermüdung aufgrund Resonanzschwingungen an der Beschaufelung der Turbinenräder. Die vorliegende Arbeit soll die Auslegungsmethodik zur Berechnung und Beurteilung der zu erwartenden Schwingbeanspruchungen der Turbinenräder im Hinblick der realen Geometrie verbessern. Dazu wird ein einfaches Berechnungsmodell zur Identifizierung der kritischen Schaufelmoden und Bestimmung der Schwingbeanspruchungen im integralen Turbinenrad erarbeitet. Das Modell wird auf vorhandene Turbinenräder angewendet und aus den Ergebnissen werden Hinweise für eine systematische Beurteilung der Schaufelmoden, Knotendurchmesser und Schaufelgestaltung bezüglich der kritischen Schwingbeanspruchungen angegeben. Desweiteren wird der Einfluss der Verstimmung (engl. Mistuning) des Schwingverhaltens realer, integraler Turbinenräder ausführlich im Hinblick auf die Schwingbeanspruchungen untersucht. Die wesentlichen Ursachen für die Verstimmung sind die innerhalb der Fertigungstoleranzen auftretenden Geometrieabweichungen der Schaufeln. Dabei wird ein Überblick über die typischen Geometrie- und Frequenzabweichungen Radialturbinen gegeben und Auswirkungen auf das Schwingverhalten des Rades wie Lokalisierung der Schwingformen und Amplitudenüberhöhungen ermittelt und in einen systematischen Zusammenhang mit den geometrischen Ursachen, der Komplexität der Schaufelschwingformen und Knotendurchmesser gestellt. Es zeigt sich, dass unter gewissen Voraussetzungen bei Radialturbinen KD0 und KD1 Schwingformen weniger sensibel auf die Verstimmung reagieren. Hieraus können Hinweise für die Verbesserung des Auslegungsprozess abgeleitet werden. Die Kenntnis über das reale Schwingverhalten verstimmter Turbinenräder ermöglicht die korrekte Auswahl geeigneter Schaufeln zur Applikation von Dehnmessstreifen, wodurch eine sichere Beurteilung der Betriebsbeanspruchungen erst möglich wird

    Einfluss des Triebstrangs auf die Schwenkbewegung von Hubschrauberrotoren

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    In Simulationen der Rotordynamik von Hubschraubern wird meist lediglich der Rotor modelliert und eine ungestörte Nabendrehzahl angenommen (Basismodell). Die vorliegende Simulationsstudie hebt diese Annahme auf. Das Strukturmodell wird um den Triebstrang erweitert, um dessen Einfluss auf die Rotordynamik zu untersuchen (Rotor-Triebstrang-System). Der Vergleich der Eigenformen und -frequenzen des Rotor-Triebstrang-Systems mit denen des Basismodells zeigt, wie der Triebstrang die kollektiven Schwenkmoden modifiziert. Dazu werden die Auswirkungen der Triebstrangträgheit und -steifigkeit identifiziert und voneinander abgegrenzt. Die aeromechanische Simulation des Rotor-Triebstrang-Systems offenbart beachtliche Änderungen in den blattzahlharmonischen Amplituden der Schwenklasten gegenüber dem Basismodell. Weil die Eigenfrequenz der durch den Triebstrang modifizierten, zweiten kollektiven Schwenkmode in der Nähe der Blattzahlharmonischen liegt, bestimmt diese Mode den Triebstrangeinfluss auf die Schwenklasten im stationären Flug. Auch die Anwendbarkeit reduzierter Triebstrangmodelle zur Abbildung dieses Einflusses wird untersucht. Schließlich wird gezeigt, dass die Berücksichtigung des Triebstrangs die Korrelation simulierter Schwenklasten mit Messungen aus einem Windkanalversuch verbessert

    Ein Beitrag zum Verständnis des Bremsenquietschens beim Fahrtrichtungswechsel

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    Bremsenquietschen stellt ein typisches Beispiel für reiberregte Schwingungen dar, welches Thema vieler vergangener und aktueller Forschungsarbeiten ist. Dabei stellen erfahrungsgemäß Bremsgeräusche beim Fahrtrichtungswechsel mit langsamen Geschwindigkeiten und mit wenig Bremsdruck eine besonders kritische Situation dar, die gleichzeitig vom Kunden subjektiv mehr wahrgenommen wird. In dieser Arbeit wird der Fahrtrichtungswechsel simulativ und messtechnisch an einer Festsattelbremse mit flacher Belaganlage untersucht, mit dem Ziel mehr Verständnis für das erhöhte Auftreten des Quietschens in diesem Lastfall zu schaffen. Der Stand der Technik für die Simulation von Bremsenquietschen ist die Berechnung der Stabilität aus der Ruhelage. Dazu werden die Bewegungsgleichung linearisiert und die Realteile der Eigenwerte bestimmt. Dies kann numerisch sehr effizient gelöst werden, hat aber den Nachteil, dass weder Grenzzyklusamplituden berechnet werden können, noch eine Aussage über das Verhalten des Systems bei Störungen getroffen werden kann. Minimalmodelle aus der Literatur zeigen, dass stabile Grenzzyklen jenseits des Stabilitätsbereiches der Ruhelage existieren können. Um die Größe dieses Fehlers zu bestimmen, wird in dieser Arbeit ein realitätsnahes Modell einer Bremse mit der Finiten-Elemente-Methode (FEM) aufgebaut. Dabei zeigt sich, dass das aufgebaute System allein durch eine zu grobe Diskretisierung der Bremsscheibe in der Art gestört werden kann, dass die Lösung um die Ruhelage ungültig wird. Die messtechnische Untersuchung des Fahrtrichtungswechsels mit dem Fokus auf die Belagdynamik, zeigt eine große Variation der möglichen Kontaktzustände des Bremsbelages, insbesondere mit der Belaganlagefläche des Sattels. Während des Fahrtrichtungswechsels können sich die Position und Größe der Kontaktflächen stark verändern und außerdem kann die ungleiche Druckverteilung der Beläge zu großen Unterschieden des Schwingverhaltens von innerem zu äußerem Belag führen. Implementiert in das FE-Modell zeigen diese Beobachtungen eine Verschlechterung des Stabilitätsbereiches der Ruhelage, wie es auch im Fahrzeug bekannt ist. Dies kann direkt in die industriell angewandte Methodik implementiert werden. Darüber hinaus kann die Belagbewegung beim Fahrtrichtungswechsel als Störung des Systems interpretiert werden. Transiente Untersuchungen weisen darauf hin, dass die starke Änderung des Normaldruckes bei einer solchen Bewegung das System in besonderer Weise stört, sodass hier vermehrt subkritische Bifurkationen auftreten, die durch eine lineare Untersuchung des Systems nicht gefunden werden können. Am Beispiel der Verschiebung der Scheibeneigenfrequenzen lässt sich zeigen, dass die Tendenzen der linearen Untersuchung bei einer solchen Störung falsch sein können. Die Notwendigkeit einer guten Modellvalidierung, inklusive der Belagbewegung, zeigt eine weitere Schwingform, die ebenfalls bei 2 kHz auftritt. Hierbei sind die Beläge in besonderer Form konditioniert. Die Anpassung des FE-Modells auf die neuen Randbedingungen weisen auf eine deutliche Verschlechterung des Stabilitätsgebietes hin. Durch die der Belaganlagefläche zugewandten, tangentialen Bewegung muss neu über die Rolle der Nichtlinearitäten am Belaganschlag und die Kontaktmodellierung zwischen Bremskolben und Rückenplatte diskutiert werden. Dazu bietet diese Arbeit eine Grundlage. Durch die große Sensitivität des Systems auf Schwankungen der Parameter und auf Störungen der Ruhelage stellt sich allgemein die Frage, welche Rolle die Geräuschsimulation im Rahmen der Entwicklung eines Bremssystems spielen kann. Der digitale Prüfstand, auf dem auch Freigabetests gemacht werden können, ist hierbei in absehbarer Zeit nicht vorstellbar. Das Verständnis der Phänomene, das in der Simulation durch die Diskussion der Randbedingungen und Modellannahmen geschaffen wird, kann jedoch in den unterschiedlichsten Phasen der Entwicklung nützlich sein. Auf Basis von validierten Modellen können somit Hardwareschleifen durch Toleranzschwankungen und Derivate abgefangen werden

    Zur probabilistischen Betrachtung von Schienen- und Kraftfahrzeugsystemen unter zufälliger Windanregung

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    In der vorliegenden Arbeit wird die Seitenwindstabilität von Schienen- und Kraftfahrzeugen im Rahmen einer probabilistischen Analyse untersucht. Aufgrund stochastischer Wind- und Fahrbahnanregungen erfolgt die Quantifizierung der Seitenwindstabilität über Versagenswahrscheinlichkeiten, die über effiziente Monte-Carlo Simulationen und Approximationsmethoden berechnet werden. Der Einfluss unterschiedlicher Zufallsvariablen und Konstruktionsparameter wird über eine Sensitivitätsanalyse untersucht

    Aerodynamische Anregung resonanter Schaufelschwingungen in Radialturbinen

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    Resonante Schaufelschwingungen in Radialturbinen können zu Materialermüdung führen. Für die dauerfeste Auslegung müssen angeregte Schwingungsformen und Amplituden bekannt sein. In Strömungssimulationen werden die Eigenschaften der aerodynamischen Anregung untersucht. Der Abgleich der Anregungsfunktionen mit Schwingungsformen ermöglicht quantitative Aussagen über deren Anregbarkeit. Fluid-strukturmechanisch gekoppelte Simulationen werden mit im Betrieb gemessenen Amplituden validiert
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