Vibroakustik Simulation - Statistische Energie Analyse und hybride Methoden

Ergänzungsmodul (Englisch), 2 SWS, Sommersemester

Vortragende/r (Mitwirkende/r)	Steffen Marburg [L] Alexander Peiffer Jonas Schmid
Unterrichtssprache	Englisch
Termine	Siehe TUMonline

Inhalt

Wellenbasierte Methoden, wie die Finite-Elemente-Methode (FEM) oder die Randelemente-Methode (BEM), dominieren traditionell die Analyse von Strukturschwingungen und Akustik. Sie eignen sich zwar hervorragend um die Details der Wellenausbreitung zu erfassen, stoßen aber auf Herausforderungen bei komplexen, großflächigen Strukturen oder hochfrequenten Analysen. Die Herausforderungen, die große Strukturen und hohe Frequenzen mit sich bringen, sowie die Notwendigkeit der praktischen Anwendbarkeit motivieren die Integration von energiebasierten Methoden. Die statistische Energieanalyse (SEA) zeichnet sich durch die Quantifizierung der Energieverteilung in komplexen Strukturen aus und bietet eine makroskopische Sichtweise, welche die wellenbasierten Methoden ergänzt. Dieser ganzheitliche Ansatz ermöglicht Ingenieuren die Vorhersage und Kontrolle von Geräuschpegeln auch im hochfrequenten Bereich und bietet ein nuanciertes Verständnis dafür, wie sich Energie in einem bestimmten System ausbreitet und transformiert. Hybride Methoden integrieren die Vorteile beider Ansätze und bieten ein umfassendes Verständnis des Systems und überwinden die Einschränkungen, die mit den einzelnen Methoden verbunden sind.

Abb. 1: Übersichtsschema der Vibroakustik Simulationsmethoden

Lernziele

Nach der Teilnahme am Modul sind die Studierenden in der Lage...

... komplexe Vibroakustische Systeme im mittleren und höheren Frequenzbereich zu modellieren und zu berechnen.
... die Methode der Statistischen Energie(fluss) Analyse (SEA) anzuwenden.
... die Hybride FEM/SEA-Methode anzuwenden.
... statistische Systeme durch diffuse Wellenfelder und ihrer Leistungsbilanz zu beschreiben.
... die Eigenschaften von Luft- und Körperschallquellen zu berechnen
... die Kopplung zwischen deterministischen und statistischen Systemen zu bestimmen.
... die Leistungsflussmatrix des Gesamtsystemsaufzustellen, zu lösen und zu interpretieren.
... Gesamtsysteme, die deterministische und statistische Subsysteme enthalten, durch hybride Ansätze zu verstehen.
... die Antwort vibroakustischer Systeme zu bestimmen und diese zu optimieren (Akustische Maßnahmen).

Organisatorisches / Ablauf

Vorlesung:

wöchentlicher Termin je 2 SWS
Vermittlung der Inhalte durch einen foliengestützten Vortrag unter Einbindung digitaler Hilfsmedien. Praktischen Teil mit Beispielsimulationen und Applikationsbeispielen in Python unter Nutzung der Open Source Toolbox Pyva. Das Modul schließt ab mit Anwendungsbeispielen aus der Industrie.

Prüfungsleistung:

Die Abnahme der Prüfungsleistung erfolgt in schriftlicher Form (Dauer: 60 Minuten)

Empfohlene Vorkenntnisse

Einführung in die Vibroakustik

Die empfohlenen Vorkenntnisse sind für eine erfolgreiche Teilnahme an der Lehrveranstaltung nicht zwingend erforderlich. Falls Sie sich für eine Teilnahme aufgrund Ihrer Vorkenntnisse unschlüssig sind, steht Ihnen unsere Kontaktperson für Rückfragen zur Verfügung.