Seminar

Modalanalyse verstehen, anwenden und Ergebnisse interpretieren

mit Teilnahmebescheinigung

Grundlagen der Modalanalyse - VDI Seminar

Die Modalanalyse ist ein Tool zur Ermittlung von Eigen­frequenzen, Eigenformen und der modalen Dämpfung. Kennt­nisse der modalen Größen sind die Basis für schwingungsoptimierte Konstruktionen oder nachträglich vorzunehmende schwingungsmindernde Maßnahmen. Vermittelt wird die Modalanalyse anhand theoretischer Überlegungen und der praktischen Durchführung.

Das Schwingungsverhalten einer angeregten Struktur wird durch das Auftreten von Eigenschwingungen beeinflusst. Bei diskreten Frequenzen (Eigenfrequenzen) treten nach Abschalten der Erregung freie Schwingungen des Systems auf (Eigenschwingungen), die verschiedene Formen aufweisen. Die Integration der experimentellen Bestimmung dieser Größen ist bei der Produktentwicklung von Vorteil und für die Minderung der Schwingungen von Endsystemen unumgänglich.

Neben den Grundlagen der Modalanalyse sowie zur Messung von Schwingungen lernen Sie an zwei Tagen, wie Sie komplexe mechanische Strukturen als Mehrfreiheitsgradschwinger abstrahieren. Vor- und Nachteile der Signal- und Systemanalyse werden vorgestellt, die experimentelle Bestimmung von Eigenfrequenzen, Eigenformen und der modalen Dämpfung behandelt. Das Erkennen und Vermeiden von Messfehlern wird ebenso betrachtet wie die Umsetzung in die Praxis.

Top Themen

  • Modalanalyse in Experiment und Simulation: die Theorie und ihre Grenzen
  • Grundlagen der Schwingungsmesstechnik
  • Signalanalyse vs. Modellbasierte Systemanalyse
  • Curve-Fitting: Keine reine Ansichtssache
  • Model-Updating und mehr: Verwendung der Ergebnisse der Modalanalyse

Ablauf des Seminars "Modalanalyse verstehen, anwenden und Ergebnisse interpretieren"

Erfahren Sie im Seminar "Modalanalyse verstehen, anwenden und Ergebnisse interpretieren" mehr zu folgenden Themen:

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Programmablauf

Grundlagen der Schwingungsmesstechnik

  • Einordnung, Darstellung und Kennzeichnung von Schwingungen
  • Das Resonanzphänomen: Diskomfort, zerstörerische Kräfte und Momente, aber manchmal auch erwünscht
  • Freie und erzwungene Schwingungen
  • Was sind Eigenfrequenzen, Eigenformen und modale Dämpfung?
  • Beeinflussung von Schwingungen durch Strukturmodifikation, Schwingungsisolierung, Einbau von Tilgern und Verminderung der erregenden Schwingungen

Systemanalyse vs. Strukturanalyse

  • Modellvorstellung und Voraussetzungen für die messtechnische Schwingungs- und Systemanalyse
  • Vom Einfreiheitsgradschwinger zum Mehrfreiheitsgrad­schwinger
  • Übertragungsfunktion und Transmissibilitäten
  • Anregung und Antwortmessung
  • Messfehler: Aliasing, Leakage und Picket fences

Vorüberlegungen zur Durchführung der Modalanalyse

  • Diskretisierung kontinuierlicher Systeme
  • Fourier-Transformation und deren Umsetzung
  • Analysator-Einstellungen wie z.B. Frequenzband, Triggering und Länge des Messzeitfensters

Gruppenübung: Schwingungsmessung mittels moderner Analysator-Software.

Bestimmung von Übertragungsfunktionen als Grundlage der experimentellen Modalanalyse

  • Experimentelle Bestimmung der Übertragungsfunktionen
  • Aufbau der Übertragungsfunktionsmatrix
  • Bewertung der Messergebnisse
  • Einfluss von Nichtlinearitäten: Randbedingungen, Geometrie
  • Einfluss von zeitlich veränderlichen Systemeigenschaften

Gruppenübung: Experimentelle Bestimmung von Über­tragungsfunktionen an einer Turbinenschaufel

Bestimmung der modalen Größen aus Übertragungsfunktionen

  • Dämpfungsmodelle wie die Proportionaldämpfung und ein allgemeines Dämpfungsmodell
  • Fitverfahren: Peak-Picking und Komplexexponentialfit
  • Darstellung und Bewertung der Ergebnisse

Gruppenübung: Bestimmung der Eigenfrequenzen, Eigenformen und der modalen Dämpfung der Turbinenschaufel aus den gemessenen Übertragungsfunktionen

Umgang mit nicht-perfekten Bedingungen

  • Gestaltung passender Randbedingungen
  • Modellierung und Umgang mit Nichtlinearitäten
  • Umgang mit Zufallsschwingungen: Schwingungen zeitvarianter Systeme wie Kardangelenke oder Rohrleitungen

Verwendung der experimentell ermittelten modalen Größen

  • Simulation erzwungener Schwingungen
  • Sensitivitätsanalyse: Wirksamkeit möglicher Struktur­veränderungen
  • Strukturmodifikation: Auswirkungen von Steifigkeits- und Massen­veränderungen

Gruppenübung: Durchführung einer Sensitivitätsanalyse und Strukturmodifikation an einer Turbinenschaufel.

Behandlung von Schwingungsproblemen mit den Erkenntnissen aus der experimentellen Modalanalyse

  • Prinzipielles Model-Updating und Konstruktionsanpassung
  • Tilgerauslegung und Schwingungsisolation
  • Identifizierung von Schädigungen
  • Grenzen der experimentellen Modalanalyse

Gruppenübung: Durchführung eines Model-Updatings an einer Turbinenschaufel.

Zielgruppe

Das Seminar "Modalanalyse verstehen, anwenden und Ergebnisse interpretieren" richtet sich an Mitarbeiter aus:

  • Entwicklung und Konstruktion / Produktentwicklung
  • Mess- und Prüftechnik / Qualitätssicherung
  • Instandhaltung
  • Verpackungstechnik

Ihre Referentin für das Seminar "Modalanalyse verstehen, anwenden und Ergebnisse interpretieren":

Dr.-Ing. Kerstin Kracht, Dr. Kracht Vibrationsmanagement Ingenieurbüro für Schwingungstechnik

Kerstin Kracht studierte an der Technischen Universität Berlin Physikalische Ingenieur­wissenschaft mit den Fachrichtungen Schwingungstechnik und Strömungsmechanik. Nach ihrer Promotion und Assistenzzeit im Bereich Strukturdynamik und Schwingungsmesstechnik am Fachgebiet Mechatronische Maschinen­dynamik der TU sammelte sie bei der PAConsult GmbH, einem akkreditierten Labor für Umweltprüfungen, Erfahrungen in der Lösung komplexer Schwingungsprobleme. Heute ist sie als Selbständige in allen Bereichen, in denen Schwingungen analysiert und Schwingungsprobleme behandelt werden müssen, unterwegs. Außerdem hält sie als Lehrbeauftragte an der Hochschule für Technik und Wirtschaft in Berlin und an der Hochschule für Angewandte Wissenschaften in Hamburg Vorlesungen zur Technischen Mechanik und Schwingungstechnik.

Seminarmethoden

Dieses Seminar beginnt mit den notwendigen theoretischen Grundlagen der Schwingungslehre und der Modalanalyse. Im Anschluss daran wird die praktische Umsetzung der Modalanalyse erklärt und auf Finessen in der Messdatenerfassung aufmerksam gemacht. Der Höhepunkt dieser Weiterbildung ist die Durchführung einer Modalanalyse (Hard- und Software der Firma Siemens) mit der anschließenden Interpretation der Resultate.

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Veranstaltungsnummer : 02SE071

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