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Gezielte Leitung von Körperschall unter Zuhilfenahme der Strukturintensitätsrechnung

Kuhl, Steffen (2010)
Gezielte Leitung von Körperschall unter Zuhilfenahme der Strukturintensitätsrechnung.
Technische Universität Darmstadt
Dissertation, Erstveröffentlichung

Kurzbeschreibung (Abstract)

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Wirkung konstruktiver Maßnahmen auf die Körperschallpfade in Platten und einer aus Hohlprofilen und einem Blech zusammengesetzten Teststruktur. Die Strukturintensität (STI) gibt den Energiefluss in festen Körpern in Betrag und Richtung an. Es wurde durch den Vergleich von numerischen Experimenten und experimentell ermittelten STI-Verteilungen der Nachweis erbracht, dass die Änderungen der STI, die sich aufgrund konstruktiver Maßnahmen einstellen und bisher nur in numerischen Experimenten untersucht wurden, auch am realen Gegenstand zu vergleichbaren Wirkungen führen. Hierfür wurde die Berechnung der STI mittels verschiedener numerischer Experimente nachgebildet und eine Darstellung zur Bewertung der STI entwickelt. Mit Hilfe dieser Darstellung ist es nun möglich, die Bereiche einer Struktur zu identifizieren, die am Energietransport maßgeblich beteiligt sind. Die bisherige Messmethode wurde derart modifiziert, dass der Zeitaufwand für die experimentelle Bestimmung der STI deutlich reduziert wurde. Erst damit ist es möglich, Untersuchungen zur gezielten Beeinflussung von Körperschallpfaden durchzuführen. Die Grundlage der Untersuchungen stellt die analytische Lösung der allseitig gestützten Platte auf Basis der Kirchhoffschen Plattentheorie dar. Mit dieser Lösung kann die STI-Verteilung der Platte in Abhängigkeit von Geometrie, Anregungsort und Frequenz berechnet werden und damit die numerischen Experimente, die experimentell ermittelten Ergebnisse und die verwendeten Berechnungsmethoden abgeglichen werden. Durch die Modifikation des sog. Zwei-Aufnehmer-Verfahrens in der Art, dass die experimentelle Bestimmung der STI-Verteilung mittels eines Laservibrometers und eines Referenzsensors durchgeführt werden kann, ist es nun möglich, die Messung automatisiert ablaufen zu lassen. Damit wurden die Auswirkungen konstruktiver Maßnahmen auf die STI-Verteilung nun erstmals auch experimentell nachgewiesen. Aufbauend auf den Erkenntnissen aus den Plattenuntersuchungen wurde an einer Teststruktur gezielt Körperschallenergie abgeleitet, um die Schwingungsamplituden eines Strukturbereichs, der maßgeblich an der Schallabstrahlung beteiligt ist, zu verringern.

Typ des Eintrags: Dissertation
Erschienen: 2010
Autor(en): Kuhl, Steffen
Art des Eintrags: Erstveröffentlichung
Titel: Gezielte Leitung von Körperschall unter Zuhilfenahme der Strukturintensitätsrechnung
Sprache: Deutsch
Referenten: Hanselka, Prof. Dr.- Holger ; Pelz, Prof. Dr.- Peter
Publikationsjahr: 22 Oktober 2010
Datum der mündlichen Prüfung: 15 Dezember 2009
URL / URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-23147
Kurzbeschreibung (Abstract):

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Wirkung konstruktiver Maßnahmen auf die Körperschallpfade in Platten und einer aus Hohlprofilen und einem Blech zusammengesetzten Teststruktur. Die Strukturintensität (STI) gibt den Energiefluss in festen Körpern in Betrag und Richtung an. Es wurde durch den Vergleich von numerischen Experimenten und experimentell ermittelten STI-Verteilungen der Nachweis erbracht, dass die Änderungen der STI, die sich aufgrund konstruktiver Maßnahmen einstellen und bisher nur in numerischen Experimenten untersucht wurden, auch am realen Gegenstand zu vergleichbaren Wirkungen führen. Hierfür wurde die Berechnung der STI mittels verschiedener numerischer Experimente nachgebildet und eine Darstellung zur Bewertung der STI entwickelt. Mit Hilfe dieser Darstellung ist es nun möglich, die Bereiche einer Struktur zu identifizieren, die am Energietransport maßgeblich beteiligt sind. Die bisherige Messmethode wurde derart modifiziert, dass der Zeitaufwand für die experimentelle Bestimmung der STI deutlich reduziert wurde. Erst damit ist es möglich, Untersuchungen zur gezielten Beeinflussung von Körperschallpfaden durchzuführen. Die Grundlage der Untersuchungen stellt die analytische Lösung der allseitig gestützten Platte auf Basis der Kirchhoffschen Plattentheorie dar. Mit dieser Lösung kann die STI-Verteilung der Platte in Abhängigkeit von Geometrie, Anregungsort und Frequenz berechnet werden und damit die numerischen Experimente, die experimentell ermittelten Ergebnisse und die verwendeten Berechnungsmethoden abgeglichen werden. Durch die Modifikation des sog. Zwei-Aufnehmer-Verfahrens in der Art, dass die experimentelle Bestimmung der STI-Verteilung mittels eines Laservibrometers und eines Referenzsensors durchgeführt werden kann, ist es nun möglich, die Messung automatisiert ablaufen zu lassen. Damit wurden die Auswirkungen konstruktiver Maßnahmen auf die STI-Verteilung nun erstmals auch experimentell nachgewiesen. Aufbauend auf den Erkenntnissen aus den Plattenuntersuchungen wurde an einer Teststruktur gezielt Körperschallenergie abgeleitet, um die Schwingungsamplituden eines Strukturbereichs, der maßgeblich an der Schallabstrahlung beteiligt ist, zu verringern.
Alternatives oder übersetztes Abstract:
Alternatives AbstractSprache

This work attends to the reactions of contructive arrangements of the path which were used by structure borne sound in plates and an teststructure who is build out of hollow profiles and an thin metall sheet. The structur sound borne intensity (STI) shows the energy flow through solid bodies in absolute value and direction. The comparision of numerical experiments and experimental identification of structure borne sound allocation confims, that the variation the structure borne sound intensity, which were untill now only researched by numerical experiments, have the same effects comparable to real objects. The calculation methods of the STI were build up in different ways and a diagramm was designed to evaluate the STI. Cause of this diagramm it is now possible to identificate the areas of an structure who takes part in the transfer of energy flow. The measurement method which was used until now, was modified in that way that the effort of time to identify the structure borne sound intensity allocation was reduced remarkable. This modification allows to research the systematic manipulation of the path of structure borne sound. The basics for the calculation method of the STI is given by the solution of the Kirchhoffschen theory of plates. With this solution it is possible to calculate the STI-allocation depending on the geometry, place of exitation and frequency. With this solution the numerical experiments, the experimental results and the different calculation methods were adjusted. With the modification of the two-sensor-method, in the way of using an laservibrometer and an acceleration sensor as a reference sensor to identify the STI allocation, it is now possible to do the measurement automated. With this method the effects of contructive arrangements of the STI-allocations were experimental proved the first time. Based on the results who were researched on plates, structure borne sound energy in an test structure was transfered to reduce the vibration level of the structure area who radiates the relevant air borne sound.

Englisch
Freie Schlagworte: Akustik,Körperschall, Strukturintensität, Köperschallintensität, gezielte Leitung
Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikatin (DDC): 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
Fachbereich(e)/-gebiet(e): 16 Fachbereich Maschinenbau
16 Fachbereich Maschinenbau > Fachgebiet Systemzuverlässigkeit, Adaptronik und Maschinenakustik (SAM)
Hinterlegungsdatum: 15 Nov 2010 10:47
Letzte Änderung: 05 Mär 2013 09:41
PPN:
Referenten: Hanselka, Prof. Dr.- Holger ; Pelz, Prof. Dr.- Peter
Datum der mündlichen Prüfung / Verteidigung / mdl. Prüfung: 15 Dezember 2009
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