Werkstoff- und Fügestellendämpfung

Forschungsprojekt in Kooperation mit der BMW Group.

Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. habil. Carsten Könke
Projektbearbeiter: Michael Theiler, M.Sc.

Projektbeschreibung

Im Rahmen des Forschungsprojekts „Werkstoff- und Fügestellendämpfung“ werden an der Bauhaus-Universität Weimar in Kooperation mit der BMW Group Untersuchungen zur Energiedissipation durchgeführt. Dabei werden Effekte der Materialdämpfung von metallischen Werkstoffen im Allgemeinen untersucht als auch Dissipationseffekte, die in Schnittstellen an verschraubten Bauteilen auftreten. Ziel ist die Steigerung der Berechnungsqualität von akustischen FE-Simulationen an Fahrzeugen, insbesondere am Motor-/Getriebeverbund.

Die Fahrzeugakustik spielt heutzutage eine wichtige Rolle bei der Fahrzeugentwicklung. Durch gestiegene Komfortansprüche von Fahrzeughaltern sowie durch gesetzliche Regelungen zur Verringerung von Straßenlärm sind die Hersteller gefordet, die Geräuschemmisionen immer weiter zu verringern. Quellen solcher Emmisionen sind unter anderem die Antriebsaggregate eines Fahrzeugs, der Kontakt des Fahrzeugs mit der Fahrbahn, die Luftströmung um das Fahrzeug, sowie Geräusche der verbauten Mechatronik. Diese Anregungen äußern sich dann übertragen durch Luft- und Körperschall als Innen- und Außengeräusche des Fahrzeugs, sowie als Vibrationen, die die Insassen z.B. über das Lenkrad oder die Sitze verspüren.

Auf Grund immer kürzer werdender Entwicklungszyklen wird es zunehmend wichtiger schon bevor das erste Testmodell in der Realität experimentell untersucht wird, die akustischen Abstrahlungen simulieren zu können. Mit dem Stand der Technik ist ein qualitativer Variantenvergleich heutzutage möglich. Für eine quantitative Aussage reicht die Qualität aktueller Modelle bei FE-Simulationen allerdings nicht aus.

Ein wichtiger Aspekt zur Verbesserung der Akustik-Berechnungsqualität ist die genauere experimentelle Erforschung sowie die Modellierung der Dämpfung solcher Systeme. Unter Dämpfung versteht man dabei die irreversible Umwandlung mechanischer Energie in andere Energieformen, z.B. in Wärme, Schall, Plastische Verformungsenergie, Elektrische Energie, Hydraulische Energie bei Flüssigkeiten oder auch in Bewegungsenergie angrenzender Systeme. Die Ursachen der Energiedissipation hängen von den Randbedingungen des Systems ab. So wird bspw. Energie durch Reibung mit dem umgebenden Medium dissipiert oder es tritt eine Dämpfung an den Auflagerstellen auf. Neben diesen äußeren Faktoren treten auch im Werkstoff selbst Dämpfungseffekte auf. Des Weiteren wird bei geschraubten Verbindungen infolge von Relativbewegungen der Kontaktflächen weitere Energie dissipiert.

Ziel dieses Forschungsprojektes ist es, sowohl die Werkstoffdämpfung als auch die Fügestellendämpfung experimentell in Abhängigkeit der maßgebenden Einflussfaktoren näher zu untersuchen. Die auf diese Weise ermittelten Ergebnisse werden zur Verbesserung bestehender FE-Modelle und zur Neuentwicklung von neuen Elementtypen bzw. Materialgesetzen eingesetzt.