Forschungsbereich Strukturmechanik und Akustik am Institut für Fahrzeugsystemtechnik

Zu Schwingungen von Fahrzeug- und Maschinenbaukomponenten sowie zur Schallabstrahlung schwingender Strukturen - allgemein zusammengefasst unter dem Begriff NVH (Noise, Vibration, Harshness) - wird seit vielen Jahren erfolgreich geforscht. So strahlen Aggregate, die in ein „dünnwandiges" Gehäuse eingebaut sind, über dieses Gehäuse als Resonanzkörper sehr viel Schall ab. Durch „intelligente" Formgebung der Gehäuse kann dieser Lärm deutlich vermindert werden.

Forschungsschwerpunkt / Know-how

Mit Hilfe umfangreicher Parameterstudien werden Richtlinien für die Gestaltung schalltechnisch günstiger Gehäusebauformen aufgestellt sowie das „Einsparpotential" an Lärm beziffert. Die Schwingungsanregung durch Zahnräder und Wälzlager kann an einem eigenen Getriebeprüfstand direkt im Lastpfad gemessen und mit Hilfe von Mehrkörper-Simulationsmodellen berechnet werden. Die Arbeiten sind verbunden mit einer mehr als 25jährigen Erfahrung auf dem Gebiet der numerischen Luftschallberechnung und der experimentellen Validierung der Berechnungen in jedem Schritt, auch inklusive der Auralisierung (Hörbarmachung) der simulierten Geräusche.

Ausstattung

Im Labor für Strukturmechanik und Akustik der Hochschule Ulm befinden sich acht Arbeitsplätze für Mess- und Simulationsaufgaben, die jeweils mit entsprechender Hard- und Software ausgestattet sind.

Für Schallfeldmessungen ist ein eigener hochwertiger reflexionsarmer Raum sowie als Gegenstück ein Raum mit schallharten Wänden (Hallraum) verfügbar.

Raum mit schallharten Wänden (Hallraum):

Mittels des Hallraums können Schallmessungen der Genauigkeitsklasse 2 nach DIN EN ISO 3743-1 durchgeführt werden zur Messung von:
•Schallleistung und Schallenergie
•Schallabsorption
•Frequenzanalyse in Oktav-und Terzbändern
•Übertragungsfunktionen

Die maximale Bezugsquadergröße ist 1,2 m³, wobei jede Abmessung < 1 m sein muss. Die untere Grenzfrequenz beträgt 432 Hz.

Reflexionsarmer Raum:

Schwingungsentkoppelter Vollfreifeldraum mit einem Schallabsorptionsgrad von 99% ab 175 Hz. Geeignet für:
•Schalldruck- und Schallintensitätsmessungen
•Schalllokalisation
•Frequenzanalysen
•Bestimmung von Übertragungsfunktionen

Die Innen-Abmessungen des Raumes betragen 4 x 4,5 x 1,75 m (Länge x Breite x Höhe)

Messausrüstung:

Mobile Hardware für dynamische Messungen bis 64 Kanäle (2x NI cDaq 9172):
•12 Spannungseingänge (3x NI 9215)
•20 IEPE Analogeingänge (5x NI 9234)
•4 DMS-Halb- und Vollbrückeneingänge (1x NI 9237)
•4 Spannungsausgänge (1x NI 9269)

Softwaresysteme StruAMess (Eigenentwicklung), LMS Test.Lab und I-deas Test zur:
•Kraft-, Weg- und Beschleunigungsmessungen im Zeit- und Frequenzbereich
•Experimentelle Modalanalyse (EMA), Betriebsmodalanalyse (OMA) und Order-Based-Modal-Analysis (OBMA)
•Schallfeldmessungen (Schalldruck- und Schallintensität), Schallleistungsmessung
•Ordnungsanalyse

Sensorik und Aktuatorik:

•10 Kondensatormikrofone (AVM MI17; B&K 4189&2671; GRAS 40AF&26AG)
•Schallintensitätssonden (Microflown PU-Probe PT0405-22; GRAS 50AI)
•Laser Vibrometer (Polytec Polytec OFV-505)
•Uni- und triaxiale Beschleunigungsaufnehmer
•Kraftaufnehmer und Lagerkraftmessaufnehmer
•Impulshammer für Modalanalyse (PCB 086C01 und PCB 086D05)
•Elektromagnetische Shaker zur Schwingungsanregung (2x LDS V407 mit 196 N 5-9000Hz; LDS V201 mit 8,9 N 5-12000 Hz; TIRA vib TV50018 mit 18 N und 2-20000 Hz)
•Handschallpegelmesser (Brüel & Kjaer Type 2250-L)
•Vergleichsschallquelle (B&K Typ 4205)
•Kalibrator (Brüel & Kjaer Type 4294 Beschleunigungskalibrator, G.R.A.S. 42ab Sound Calibrator)
•u.v.m.

Simulationssoftware:

Für die Berechung der Kraftanregung, z.B. an Zahnrädern, über die Schwingungsantwort, bis zur Schallabstrahlung ist langjährige Erfahrung mit folgenden Softwarepaketen vorhanden:
•Hyper Works (FEM)
•RecurDyn (MKS)
•PERMAS (FEM)
•ASOURA (BEM)
•I-deas (FEM)
•LMS Virtual.Lab (FEM, BEM)

Projekte

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Bernd Wender

Ansprechpartner

Prof. Dr.-Ing.
Bernd Wender
Institut für Fahrzeusystemtechnik

Bernd Graf

Prof. Dr.-Ing.
Bernd Graf
Institut für Fahrzeugsystemtechnik

Anschrift

Forschungsbereich Strukturmechanik und Akustik am Institut für Fahrzeugsystemtechnik

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89075 Ulm
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