Dynamische Substrukturtechnik unter Berücksichtigung nichtlinearer Interfacekomponenten

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wird eine Methodik zur Berücksichtigung lokaler Nichtlinearitäten in Fügestellen assemblierter Strukturen im Rahmenwerk der Dynamischen Substrukturtechnik im Frequenzbereich vorgestellt. Die Methodik basiert auf der Drei-Feld-Formulierung und bietet einen allgemeingültigen Ansatz zur Erweiterung einer linearen Interfacedynamik um harmonisch linearisierte Nichtlinearitäten unter Verwendung der Methode der Harmonischen Balance. Die Arbeit behandelt experimentelle Beispiele, die den Einfluss von lokalen Nichtlinearitäten auf das stationäre Schwingungsverhalten assemblierter Systeme zeigen, sowie die Detektion und Identifikation des nichtlinearen Verhaltens, die harmonische Linearisierung verschiedener Arten von Nichtlinearitäten, die Einbindung der linearisierten Terme in die Gleichungssysteme der Dynamischen Substrukturtechnik sowie die Lösung der Gleichungssysteme für verschiedene Klassen von nichtlinearen Schwingungssystemen. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf einer systematischen Vorgehensweise der Verwendung des allgemeingültigen Ansatzes der Dynamischen Substrukturtechnik im physikalischen und modalen Raum sowie im Frequenzbereich und den unterschiedlichen Möglichkeiten der Kopplung der Substrukturen. Ein Vergleich zu früheren Ansätzen wird gezogen. Die Unterschiede bei der numerischen Lösung der verschiedenen Klassen von nichtlinearen Schwingungen werden beleuchtet, Möglichkeiten der Lösung der Gleichungssysteme aufgezeigt und an Beispielsystemen demonstriert. Die Anwendung der Methodik für die Simulation von FE-Modellen mit vielen Freiheitsgraden wird an einem Teil einer Flugzeugturbine veranschaulicht und der Einfluss nichtlinearer Interfacedynamik auf das Schwingungsverhalten anhand der Ergebnisse verdeutlicht.