schwebender Schreibtisch #3

Hallo zusammen,

Ich melde mich wieder, um euch über den aktuellen Stand bei der Erstellung des Simulationsmodells einer aufgehängten Tischplatte zu informieren. Im letzten Beitrag habe ich beschrieben, wie ich in ANSYS Workbench das Modell mit den Komponenten, Holzkörper und Seile, erstellt habe. Dazu noch einen kurzen Nachtrag: Denn seit der neusten Version ANSYS 19.1 ist es möglich, einen Linienkörper direkt im Strukturbaum per Drop-down Menü zu einem LINK-Element (sprich Seil) umzuwandeln. Das macht die ganze Sache noch etwas einfacher, da nicht auf ADPL Code zurückgegriffen werden muss. Außerdem wurde bei der Simulation des Holzkörpers orthotropes Materialverhalten angenommen. Holz zeichnet sich nämlich dadurch aus, dass sich seine Materialparameter in den drei Raumrichtungen unterscheiden. Bei der Angabe des Elastizitätsmoduls für Holz wurde daher jeweils ein eigener Wert für die x- und y-Richtung angenommen (die z-Richtung spielt für die betrachteten Eigenformen keine Rolle), welcher mit Hilfe einer Paramateridentifikation ermittelt wurde.

Messaufbau (3)

Und genau für diese Parameteridentifikation sind die Messdaten aus einer experimentellen Modalanalyse notwendig. Auf der Tischplatte wurden dafür insgesamt 15 Messstellen (e) markiert. In der folgenden Abbildung seht ihr den Messaufbau.

An diesen wurde das Beschleunigungssignal gemessen, nachdem der Tisch an einer fixen Stelle (a) mit einem Impulshammer (b) angeregt wurde (Roving Hammer). Mittels eines FFT-Analyzer (d) konnten die Signale in den Frequenzbereich übertragen werden. Um aus den Messdaten die modalen Parameter zu bestimmen, wurde die open MATLAB Toolbox Abravibe verwendet. Diese identifiziert über Curve-Fitting der FRF die modalen Parameter Eigenfrequenz, Eigenform und Dämpfung. Mit den so identifizierten Parametern kann nun wieder in ANSYS WB das FE-Modell angepasst werden. Dazu steht zwar ein Optimierungs-Tool zur Verfügung, jedoch ist gerade zur qualitativen Anpassung der Eigenformen die iterative händische Vorgehensweise besser geeignet. Stimmen Eigenformen und die zugehörigen Eigenfrequenzen aus Messdaten und FE-Modell überein, kann die Amplitude des Frequenzganges mittels Dämpfung als letzter Schritt angepasst werden. Dafür stehen einem unterschiedliche Möglichkeiten zur Verfügung. Um mit der modalen Dämpfung jeder Eigenfrequenz einen eigenen Dämpfungsparameter zuzuordnen, ist erneut ein APDL Befehl mit der Funktion MDAMP nötig (hier findet ihr weitere Informationen zu MDAMP: https://www.sharcnet.ca/Software/Ansys/16.2.3/en-us/help/ans_cmd/Hlp_C_MDAMP.html). Ebenso kann ein konstanter Dämpfungswert über den gesamten Frequenzbereich angegeben werden. In meinem Fall wurde allerdings eine Rayleigh Dämpfung gewählt, für die alpha- und beta-Werte für jeden Analyse angegebene werden können.

Hat man nun das FE-Modell an den realen Prototypen angepasst, können verschiedene schwingungsmindernde Maßnahmen im Modell getestet werden, aber hierzu mehr im nächsten Beitrag …   


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