Körperschallinduzierte Phänomene in vordeformierten Elastomerbauteilen

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Alexander Lion
• Subject Area: Acoustics
• Term: from 2011 to 2015
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 190452482

• Final Report Year: 2014

Final Report Abstract

Das Ziel des vorliegenden Forschungsprojekts bestand in der experimentell gestützen Modellierung des dynamischen Transferverhaltens gefüllter Elstomerwerkstoffe im Frequenzbereich sowie der Umsetzung der Materialgleichungen in einen Finite Elemente Code. Hierzu wurden zunächst geeignete Elastomermaterialien ausgewählt und in quasi-statischen und dynamischen Untersuchungen experimentell charakterisiert. Die Materialien zeigten ausgeprägte Abhängigkeiten des Speicher- und Verlustmoduls von Frequenz und statischer Vordeformation, die sich in einem Anstieg beider Moduln mit zunehmender Frequenz bzw. abnehmender Vordeformation äußerten. Das beobachtete Materialverhalten konnte durch die Erarbeitung zweier Konstitutivmodelle erfolgreich im Frequenzbereich repräsentiert werden. Weiterhin gelang die erfolgreiche Umsetzung der entwickelten Materialmodelle in den Finite Elemente Code MSC Marc. Die FE-Simulationen decken sich sehr gut mit den Validierungsmessungen von komplexeren Elastomer-Metall Strukturen und sind ebenfalls in der Lage, die Trägheitseffekte der Bauteile in Form von Resonanzen abzubilden. Letztlich konnte das Forschungsvorhaben erfolgreich abgeschlossen werden und eine performante Möglichkeit zur FE-Simulation bereitgestellt werden.

Publications

• Modelling of predeformation- and frequency-dependent material behavior of filled rubber under large predeformations superimposed with harmonic deformations of small amplitudes. 83rd Annual Meeting of the International Association of Applied Mathematics and Mechanics, 26.03 - 30.03.2012, Darmstadt
  D. Wollscheid, A. Lion
  
• Modelling of predeformation- and frequency-dependent material behaviour of filled rubber under large predeformations superimposed with harmonic deformations of small amplitudes, Proceedings in Applied Mathematics and Mechanics, Vol. 12, 291–292, 2012
  D. Wollscheid, A. Lion
  
• Modelling of predeformation- and frequency-dependent material behaviour of filled rubber. 2nd International Conference, Dynamic Simulation in Vehicle Engineering, 10.05. - 11.05.2012, Engineering Center Steyr, St.Valentin
  Wollscheid, A. Lion
  
• Frequenz- und vordeformationsabhängige dynamische Eigenschaften technischer Elastomere: Experimente und Modellbildung. 2. Tagung des DVM-Arbeitskreises "Elastomerbauteile", 10.04. - 11.04.2013, Berlin
  D. Wollscheid, A. Lion
  
• On the dynamic material behaviour of filled rubber with respect to preload and frequency, Constitutive Models for Rubber VIII, CRC Press/Balkema, Taylor & Francis Group, London, 87–93, 2013
  D. Wollscheid, A. Lion
  
• On the dynamic material behaviour of filled rubber with respect to preload and frequency. ECCMR - 8th European Conference on Constitutive Models for Rubbers, 25.06. - 28.06.2013, San Sebastian, Spanien
  D. Wollscheid, A. Lion
  
• Predeformation- and frequency-dependent material behaviour of filler-reinforced rubber: Experiments, constitutive modelling and parameter identification, International Journal of Solids and Structures, 50, 1217–1225, 2013
  D. Wollscheid, A. Lion
  
• The benefit of fractional derivatives in modelling the dynamics of filler-reinforced rubber under large strains: a comparison with the Maxwell-element approach, Computational Mechanics, 53, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 1015–1031, 2013
  D. Wollscheid, A. Lion
  
• Vibroacoustic transfer behaviour of filler reinforced rubber - experiments and modelling. 5th GACM Colloquium on Computational Mechanics, 30.09 - 02.10.2013, Hamburg
  D. Wollscheid, A. Lion