Modellbildung in der Vibroakustik

In der industriellen Praxis erfordert die Neu- und Weiterentwicklung von Produkten oftmals eine Betrachtung des vibroakustischen Systemverhaltens. Im Idealfall können die relevanten Parameter bereits in einer frühen Phase der Produktentwicklung mittels numerischer Simulation ermittelt werden. Die Bewegungsform der Strukturoberfläche dient dabei als Eingangsgröße für die Schallfeldanalyse. Infolgedessen wird die Qualität der vibroakustischen Gesamtsimulation maßgeblich durch die Modellgüte der strukturdynamischen Eigenschaften bestimmt. Dementsprechend besteht unser Forschungsziel darin, hierfür effiziente, verlässliche und leistungsfähige Entwicklungsmethoden zu schaffen, die die Abbildungsgenauigkeit einer komplexen Baugruppe steigern. Als numerisches Werkzeug für die Beschreibung der elastischen Strukturdynamik wird zumeist die Methode der Finiten Elemente (kurz: FEM) verwendet. Bei der Berechnung des Schallfeldes werden darüber hinaus noch andere Verfahren, wie die Randelementmethode (kurz: BEM) oder die Infinite Elemente Methode (kurz: IFEM) hinzugezogen.

In der Praxis ist es wichtig, schnell und effizient verlässliche Ergebnisse zu erhalten. Aus diesem Grund ist es zunächst unser Bestreben, Ansätze und Algorithmen zu entwickeln, die in der Lage sind, sowohl lineare als auch nichtlineare Problemstellungen weitestgehend einfach und genau abzubilden. Hierzu zählen beispielsweise parametererregte Schwingungen, Materialgesetzte von Elastomeren, Reibkontakte in Fügestellen sowie das Übertragungsverhalten von Schraubverbindungen. Soweit möglich sind die entstehenden Ersatzmodelle in kommerziell verfügbaren Berechnungsprogrammen anwendbar oder zumindest implementierbar. Durch den Abgleich mit Messungen am Prüfstand oder direkt im Betrieb wird letztendlich die Qualität und Zuverlässigkeit dieser Modellierungstechniken unter Beweis gestellt. Des Weiteren werden grundsätzlich geräuschrelevante Komponenten mittels einer Transferpfadanalyse (kurz: TPA) identifiziert und deren Sensitivität bewertet. Eine Parameterstudie bezüglich Vernetzungsgrad und Elementtyp ist zusätzlich Gegenstand dieser Untersuchungen. Je nach Anwendungsfall ist der Einsatz eines Modellreduktionsverfahrens (kurz: MOR) sinnvoll.