Schwingungsanalyse

Genaue Kenntnisse über Resonanzfrequenzen und Dämpfungen im Zusammenhang mit den im Betrieb auftretenden Anregungen sind für die dynamische Auslegung technischer Bauteile unabdingbar. Durch experimentelle Schwingungsprüfung lassen sich schnell und zuverlässig Resonanzen in Bauteilen ermitteln. Dabei wird das Bauteil mit einer definierten Anregung in Schwingung versetzt und die Schwingungsantwort an verschiedenen Punkten aufgenommen. Die Anregung kann entweder über Shaker, Impulshammer oder Piezoaktor erfolgen. Als Sensoren kommen beispielsweise Beschleunigungsaufnehmer, Laser-Doppler-Vibrometrie oder Laser-Triangulation zum Einsatz.
Die DTSquare GmbH führt experimentelle Schwingungsanalysen als Dienstleistung durch. Als Ergebnis erhalten Sie Informationen über Eigenfrequenzen und Dämpfungen in Ihrem Bauteil sowie die Frequenzantwortfunktion. Diese Ergebnisse können zum Vergleich von Varianten, zum Abgleich von Finite-Elemente-Modellen oder zum Aufspüren von Vibrationsproblemen in der Konstruktion herangezogen werden. Ferner sind auch Aussagen über das vibroakustische Verhalten (Schallabstrahlung bzw. Schwingungsanregung durch Schall) möglich. Wir interpretieren die Daten gerne gemeinsam mit Ihnen und versuchen gegebenenfalls Lösungsmöglichkeiten zu erarbeiten.
Aufbauend auf den Daten der Schwingungsanalyse können auch gezielt Lebensdauerversuche durchgeführt werden.

Experimentelle Modalanalyse

Modalanalysen an Geräten, Baugruppen, Maschinen, Tragwerken, Gebäuden
Ermittlung der Schwingformen und der zugehörigen Resonanzfrequenzen
Abgleich von Finite-Elemente Modellen mit den Ergebnissen der experimentellen Modalanalyse
Ermittlung konstruktiver Schwachstellen und Verbesserungpotentiale
Kombination von Modalanalyse und Betriebsschwingungsanalyse

Was versteht man unter Modalanalyse?

Die Schwingungen eines Bauteils oder einer Struktur lassen sich in guter Näherung als eine Zusammensetzung der im interessierenden Frequenzbereich liegenden Eigenschwingungsformen beschreiben.
Bei der experimentellen Modalanalyse werden die Resonanzfrequenzen und Dämpfungen zusammen mit den zugehörigen Schwingungsformen ermittelt. Jede Resonanz ist eindeutig mit einer geometrischen Schwingungsform, der sogenannten Eigenform (oder Modeshape) verbunden. Die Kenntnis von Frequenzantwort und Eigenformen bildet die Grundlage für konstruktive Maßnahmen zur gezielten Beeinflussung des Schwingungsverhaltens. Auch lässt sich hierüber eine Aussage treffen, inwieweit eine Resonanzfrequenz zur Schallabstrahlung beiträgt. Sofern bereits ein Prototyp existiert, ist die experimentelle Schwingungsanalyse zumeist wesentlich schneller, kostengünstiger und zuverlässiger als eine dynamische FEM-Berechnung.

Wie funktioniert die Modalanalyse?

Bei der experimentellen Modalanalyse wird ebenso wie bei der Schwingungsanalyse das Bauteil definiert im interessierenden Frequenzbereich angeregt. An den Punkten eines Messgitters das die Geometrie und die zu erwartenden Schwingungsformen abbildet, werden die Frequenzantworten aufgenommen. Durch Auswertung der Frequenzantworten in den Resonanzfrequenzen lassen sich die Eigenformen ermitteln und mithilfe einer Darstellung des Messgitters visualisieren.
Typische Anwendungen

• Optimierung von Bauteilen hinsichtlich Vibration und Akustik
• Lösung von Schwingungsproblemen bei Bearbeitungsprozessen
• Ursachenanalyse und Problemlösung bei Ermüdungsbrüchen
• Komfortsteigerung im Fahrzeugbereich (NVH)
• Vermeidung von vibrationsbedingten Funktionsbeeinträchtigungen