TY - THES T1 - Numerische und experimentelle Untersuchungen zum dynamischen Verhalten von Strukturen mit Fügestellen A1 - Geisler,Johannes Y1 - 2010/04/13 N2 - Die vorliegende Arbeit stellt einen Beitrag zur numerischen und experimentellen Untersuchung dynamischer Eigenschaften von Strukturen mit Fügestellen dar. Es erfolgt dabei hauptsächlich eine Betrachtung von flächig ausgedehnten Kontaktstellen, die relativ zur Gesamtstruktur nicht als klein anzusehen sind. Neben dem Steifigkeits-, ist insbesondere das Dämpfungsverhalten eine wichtige Systemeigenschaft, die möglichst realistisch erfasst werden soll. Dafür wird ein ausführlicher Überblick zu Dämpfungsmechanismen und deren Modellierung gegeben, der die gewählte Modellbildung motiviert. Die Materialdämpfung der betrachteten Strukturen ist als schwach anzusehen und kann daher über einen einfachen viskosen Dämpfungsansatz berücksichtigt werden, für den realistische Parameter durch eine experimentelle Modalanalyse bestimmt werden. Die Strukturdämpfung, die aus trockener Reibung in der Fügestelle resultiert, kann dagegen sehr hoch sein und wird durch eine direkte Modellierung des mechanischen Kontakts im Rahmen der Finite-Elemente-Methode erfasst. Hierfür werden Zero-Thickness-Kontaktelemente eingesetzt, in die beliebiges konstitutives Kontaktverhalten implementiert werden kann. Die Lösung des entstehenden nichtlinearen Gleichungssystems kann zu Konvergenzschwierigkeiten führen, weshalb verschiedene Line-Search- und Trust-Region-Algorithmen zum Einsatz kommen. Mit Hilfe einer zusätzlichen Zeitschrittintegration sind Analysen im Zeitbereich für beliebige Belastungen möglich. Für die sehr wichtigen harmonischen Anregungen wird die Harmonische-Balance-Methode angewandt, um für die betrachteten Strukturen die stationäre Lösung im Frequenzbereich zu berechnen. Einen tieferen Einblick in das dynamische Verhalten vorliegender Systeme geben Detektionsmethoden für Nichtlinearitäten, wie z.B. die Betrachtung von Übertragungsfrequenzgängen bei unterschiedlichen Anregungsamplituden oder die Anwendung der Hilbert-Transformation. Anhand dieser Methoden kann für vorliegende Problemstellungen demonstriert werden, dass die Berücksichtigung der Kontaktnichtlinearitäten nötig ist, um realistisches Verhalten abzubilden. Im numerischen Modell werden konstitutive Kontaktparameter verwendet, die anhand von Messungen identifiziert werden müssen, um aussagekräftige Resultate zu erhalten. Hierfür wird ein Modellkorrekturverfahren im Frequenzbereich anhand berechneter und gemessener Übertragungsfrequenzgänge umgesetzt. Die Funktionsfähigkeit des vorgeschlagenen Vorgehens wird schließlich an einer Beispielstruktur unter verschiedenen Belastungen durch Untersuchungen im Zeit- und Frequenzbereich demonstriert. KW - Fügestelle KW - Dämpfung KW - Reibung CY - Erlangen PB - Universitätsbibliothek der Universität Erlangen-Nürnberg AD - Universitätsstraße. 4, 91054 Erlangen L2 - http://www.opus.ub.uni-erlangen.de/opus/volltexte/2010/1703 ER -