Die Reduzierung von Vibrationen oder Geräuschen spielt bei der Konstruktion vieler Anwendungen eine wichtige Rolle. Insbesondere Leichtbaukonstruktionen sind anfällig für starke Vibrationsstörungen. Die Partikeldämpfung hat sich als effiziente Methode zur Reduzierung von Vibrationen in Leichtbaukonstruktionen erwiesen, da nur wenig Gewicht hinzugefügt werden muss.

Die Modellierung der Partikeldämpfung ist jedoch aufgrund nichtlinearer Kontakt- und Reibungseffekte auf Partikelebene sowie ihrer Amplitudenabhängigkeit nach wie vor schwierig. Bei den bisher vorgeschlagenen Modellierungen ist entweder die Gültigkeit nur für einen begrenzten Bereich von Betriebsbedingungen gegeben, der Rechenaufwand sehr hoch (z. B. bei der Diskreten-Elemente-Methode) oder es muss eine umfangreiche experimentelle Arbeit zur dynamischen Charakterisierung im Endproduktstadium durchgeführt werden. Mit diesen Vorhersagemodellen sind Designoptimierungen für technische Entscheidungen nicht durchführbar. Stattdessen wird hier die Verwendung einer frequenzbasierten Unterstrukturierung und eines kombinierten Optimierungsansatzes als einfache und schnelle Designtechnik vorgestellt.

Methode

Die frequenzbasierte Untergliederung (FBS) ist eine Methode im Frequenzbereich zur Lösung linearer Schwingungsprobleme, bei der eine Struktur in mehrere kleinere Teile, die sogenannten Unterstrukturen, zerlegt wird. Jede Unterstruktur kann individuell durch ihre Frequenzgangfunktionen (FRF) charakterisiert werden, die durch Simulation oder experimentelle Tests ermittelt werden können. Diese sogenannte experimentelle Untergliederung ist einer der größten Vorteile dieses Ansatzes, wenn die Experimente ordnungsgemäß durchgeführt werden. So können reale (nichtlineare, frequenzabhängige) physikalische Effekte, die nicht in geeigneter Weise modelliert werden können, in eine frequenzbasierte Systemantwort integriert werden. Auf diese Weise lässt sich die Übertragungsfunktionsmatrix Y(ω) des gekoppelten Systems ableiten.

Anwendung

Innenausstattungskomponenten für Flugzeugkabinen sind hinsichtlich Sicherheit und Komfort für Passagiere dynamischen Belastungen ausgesetzt. Der Rahmen der Innenausstattungskomponenten besteht aus Waben-Sandwichplatten. Für die Anwendung der Partikeldämpfung kann der Wabenkern als Partikelbehälter dienen. Darüber hinaus bieten Hohlkehleneinsätze oder -befestigungen eine ähnliche Möglichkeit zur Anwendung der Partikeldämpfung. Das Ziel dieser Forschung ist es, einen Ansatz zu finden, um die Anwendung der Partikeldämpfung effizient zu optimieren und so die Schwingungsverstärkung bei Resonanz zu reduzieren.