Strukturdynamik und aeroelastische Systemidentifikation



Standschwingungsversuch am Airbus A380-800 durchgeführt von DLR und ONERA
.
Finite Elemente Rechenmodell eines viermotorigen Passagierflugzeugs


Die Abteilung Strukturdynamik und aeroelastische Systemidentifikation befasst sich mit der Dynamik und den Schwingungsvorgängen von Konstruktionen der Luft- und Raumfahrt, wie z.B. den tragenden Strukturen von Flugzeugen, Hubschraubern und Satelliten. Die Aufgabenstellung der Strukturdynamik besteht in der experimentellen und rechnerischen Analyse des Schwingungsverhaltens solcher Strukturen, sowie der Entwicklung von geeigneten Abhilfemaßnahmen bei dem Auftreten von dynamischen Problemen.

Im experimentellen Bereich ist die Abteilung Strukturdynamik und aeroelastische Systemidentifikation des Instituts für Aeroelastik seit vielen Jahren auf dem Gebiet der Standschwingungsversuche tätig. Das sind Modaltests an großen Strukturen der Luft- und Raumfahrttechnik, deren Zielsetzung die Identifikation von modalen Eigenschaften der getesteten Strukturen ist. Die modalen Eigenschaften umfassen dabei die Eigenfrequenzen, Dämpfungsmaße, Eigenschwingungsformen und generalisierte Massen. Das Institut für Aeroelastik besitzt eine hervorragende Ausstattung mit Hardware und Software, um solche Versuche in einem industriellen Umfeld professionell und effizient durchführen zu können.

Für experimentelle Untersuchungen von Raumfahrtstrukturen betreibt das Institut für Aeroelastik einen Mehr-Achsen-Vibrationstisch. Mit dieser Einrichtung können Strukturen einer Basisbeschleunigung ausgesetzt werden, wie sie z.B. für die Abnahme und Qualifikation von Raumfahrtstrukturen gefordert wird. Des Weiteren wird der Mehr-Achsen-Vibrationstisch für Komfortuntersuchen genutzt, sowie zur Identifikation von Trägheitseigenschaften der getesteten Strukturen.

Auf dem numerisch-analytischen Gebiet steht die kombinierte Verwendung von Finite Elemente Modellen und experimentellen Modaldaten im Vordergrund. Die Verwendung kommerzieller Software für Finite Elemente Analysen ist hierbei der Grundstein auf dem die Forschungsthemen der Abteilung aufsetzen. Die Bearbeitung der Forschungsthemen umfasst auch die Entwicklung von Schnittstellen zwischen kommerzieller Finite Elemente Software und hausinternen Analyseprogrammen, welche für die Behandlung unterschiedlicher Problemstellungen in der Aeroelastik und Strukturdynamik entwickelt wurden.

Die Forschungsthemen der Abteilung Strukturdynamik und aeroelastische Systemidentifikation sind im nahen Umfeld zur modalen Identifikation von Strukturen der Luft- und Raumfahrttechnik zu finden und sind unten stehend aufgeführt:

  • Anwendung und Weiterentwicklung von Methoden der Standschwingungstechnik (experimentelle Modalanalyse, Phasenresonanzverfahren, effiziente Methoden der Schwingungsanregung, etc.)
  • Entwicklung, Erprobung und Anwendung von Output-Only Modalanalyse in der Luftfahrt
  • Aussagekräftige Methoden für die Korrelation von experimentellen Modaldaten mit Ergebnissen von Finite Elemente Analysen
  • Anwendung und Weiterentwicklung von Model Updating Verfahren zur Validierung von Finite Elemente Modellen, auch im Hinblick auf nichtlineare FE Modelle und FE Modelle mit stochastischen Eigenschaften
  • Vibro-akustische Simulationen und Experimente zum besseren Verständnis von Körperschall-Transferpfaden in Strukturen der Luft- und Raumfahrttechnik
  • Pre-Test Analysen zur Optimierung von Sensorpositionen und Erregerorten für effiziente Modaltests
  • Dynamische Analyse (numerisch und experimentell) nichtlinearer Strukturen im Zeit- und Frequenzbereich
  • Effiziente Schnittstellen zwischen strukturdynamischen- und aeroelastischen Analysen (z. B. Flatteranalyse) zur Unterstützung des Aufbaus von Luftkraftmodellen.
  • Flatteranalysen mit unsicheren, stochastischen Modaldaten der Struktur
  • Modale Korrekturverfahren und modale Kopplung zur Analyse des dynamischen Verhaltens zusammengesetzter Strukturen bzw. zur Abschätzung der Auswirkung von Strukturmodifikationen wenn Finite Elemente Modelle nicht verfügbar sind.

Kontakt
Dr.-Ing. Marc Böswald
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Aeroelastik
, Strukturdynamik und Systemidentifikation
Tel: +49 551 709-2857

Fax: +49 551 709-2862

E-Mail: Marc.Boeswald@dlr.de
URL dieses Artikels
http://www.dlr.de/ae/desktopdefault.aspx/tabid-8349/6542_read-9291/