Beitrag

Gekoppelter Simulationsansatz zur Schwingungsanalyse einer Zentrifuge

Tag / Zeit: 18.08.2021, 08:40-09:00
Raum: Schubert 4+5
Typ: Regulärer Vortrag
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Zusammenfassung: Schwingungsisolatoren zur passiven Schwingungsreduktion, hergestellt aus Elastomermaterialien mit stark nichtlinearen Materialeigenschaften, werden in einer Vielzahl technischer Anwendungen unter dynamischer Belastung in unterschiedlichsten Bauformen eingesetzt. Die Auslegung solcher dynamischen Systeme in einer frühen Phase der Produktentwicklung erfolgt mit Hilfe numerischer Methoden, häufig in Form einer Mehrkörpersimulation (MKS). Dabei werden die charakteristischen Systemeigenschaften im Wesentlichen durch die im System enthaltenen Massen, Steifigkeiten und Dämpfungen und deren gegenseitige Wechselwirkung determiniert. Um eine zuverlässige Vorhersage des Systemverhaltens (z. B. hinsichtlich der Resonanzfrequenzen und der maximalen Schwingungsamplituden) treffen zu können, ist daher eine detaillierte Modellierung der Elastomerbauteile unabdingbar. Die stark nichtlinearen Materialeigenschaften der Schwingungsisolatoren lassen sich jedoch nicht adäquat durch standardmäßige Materialgesetze abbilden. Zudem ist die multiaxiale Belastungshistorie in dynamischen Systemen für die komplexe Materialcharakteristik relevant, weshalb eindimensionale Ersatzmodelle nur bis zu einem gewissen Grad anwendbar sind. Um das Materialverhalten unter den verschiedenen Einflussfaktoren hinreichend genau beschreiben zu können, ist daher die Einbindung detaillierter FE-Modelle notwendig. Im vorliegenden Beitrag wird die notwendige Solverkopplung zwischen MKS und FEM beschrieben. Zusätzlich wird auf Aspekte der Parametrisierung einfacher FE-Modelle zur Beschreibung von Elastomermaterialien eingegangen. Abschließend werden die erzielten Berechnungsergebnisse am Beispiel einer Laborzentrifuge diskutiert und mit experimentellen Daten validiert.